DE2913404C2

DE2913404C2 - Digitale Schaltungsanordnung zur Herbeiführung von Darstellungseffekten bei der Wiedergabe von Video- Signalen

Info

Publication number: DE2913404C2
Application number: DE2913404A
Authority: DE
Inventors: Masao Inaba; Shigeru Tokyo 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: 1987-12-23
Also published as: JPS6031389B2; GB2022957B; US4240112A; JPS54132123A; CA1134026A; DE2913404A1; GB2022957A

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Schaltungsanordnung zur Herbeiführung von Darstellungseffekten bei der Wiedergabe von Videosignalen, bei der die Videosignale in einem Analog/Digital-Konverter in ein digitales Signal umgewandelt, dieses anschließend in einer Signalverarbeilungs-Einheit beeinflußt und die beeinflußten digitalen Signale danach von einem Digital/Analog-Konverter in ein Videosignal rückumge

setzt werden.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt (Fernseh- und Kino-Technik, 31, Jahrgang, Nr. 12/1977, S. 440-442, insbesondere Bild 4 auf Seite 441). Die Darstellungseffekte, die damit erzielt werden können, beziehen sich auf eine Bildmanipulation, so die Positionierung, Teilungseffekte, Spiegeleffekte, Echoeffekte, Bildgrößenänderungen (elektronischer »Zoom«), sowie die Darstellung feststehender Bilder. Die

ίο Ausdrucksqualität des Fernsehbildes selbst unabhängig davon, wie es hinsichtlich bestimmter Ausschnitte oder der Größe manipuliert worden ist, bleibt jedoch bei dieser Art der Bildbeeinflussung unverändert Zur Änderung der Ausdrucksqualität z. B. zur Erzeugung von Schatten oder Aufhellungen, mußte man seither hingegen mit filmischen Mitteln arbeiten, was jedoch erheblich Zeit beansprucht und so auf Realzeit-Basis nicht möglich ist

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemaß, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auf Realzeit-Basis eine Veränderung der Ausdrucksqualität des wiedergegebenen Bildes möglich ist.
Erfindungsemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herabsetzung der Gradation die als Modifikationsschaltung ausgebildete Signalverarbeitungs-Einheit ein logisches Netzwerk aufweist, in welchem, abhängig von Steuersignalen, eine Modifikation des digitalen Signals durch Herabsetzung der Bitzahl erfolgt.

Die Erfindung basiert also demgemäß auf der Erkenntnis, daß die Herabsetzung der Bitzahl eines Videosignals zu einer Herabsetzung der Gradation führt und damit die Ausdrucksqualiiät des Fernsehbildes so verändert werden kann, daß es wie ein reproduziertes

ölgemälde aussieht. Diese Veränderung ist auch, im Gegensatz zu den seither verwendeten fifmtechnischen Mitteln, auf Realzeit-Basis möglich.

Die Herabsetzung der Bitzahl zi^|r Veränderung der Gradation und damit der Ausdrucksqualität steht somit im Gegensatz zu den »Kontur«-EffeUten des genannten Standes der Technik, die die Verschiedenheit der Amplitudenstufen im Videosignal unangetastet lassen, welche bei der Erfindung gerade in Abhängigkeit der genannten Steuersignale beeinflußt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Signal am Ausgang des Kodierers in einer Trennschaltung in ein Leuchtdichte-Signal und in ein Farbart-Signal aufgt-trennt wird, und für diese Signale getrennt Modifikationsschaltungen vorgesehen sind, deren Ausgangssignale anschließend in einem Addierer addiert und an den Dekodierer weitergegeben werden. Hierdurch kann nicht nur die Gradation als solche, sondern auch die Farbschattierung durch unterschiedliche Beeinflussung der Y- und C-Komponenten beeinflußt werden. Nach der Beeinflussung v/erden die Komponenten wieder zusammengefügt und dann dekodiert.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Sie befassen sich U.a. mit der Steuerung der Tonwertskala oder Gradation des Fernsehbildes durch die genannten Steuersignale, um den Darstellungseffekt variieren zu können. Gleichzeitig erfolgt bei der Dekodierung eine leichte Kompensation der Veränderung des Gleichspannungspegels, der als Folge der Verringerung der Bitzahl entsteht.

Die Herabsetzung der Bitzahl, die im vorstehenden erwähnt ist, erfolgt derart, daß lediglich eine vorbe-

stimmte Anzahl der Bits, die sich bei der Abtastung zur Digitalisierung des Videosignals ergeben, dekodiert werden. Es handelt sich dabei, beginnend mit dem signifikantesten Bit (MSB = most significant bit), nur um das erste bis n-te Bit Das (n +1)-te Bit und die weiteren weniger signifikanten Bits bleiben unberücksichtigt. So wird beispielsweise nur das erste bis dritte Bit dekodiert, während die weiteren unterdrückt werden. Das reproduzierte Bild ist dann in einer Gradation von acht Abstufungen (= 2³) dargestellt. Dekodiert man das erste bis vierte Bit, so gibt es eine Gradation von 16 Abstufungen (= 2⁴J. Man erhält dann im Vergleich zu Gradationen mit höheren Abstufungen den Eindruck eines Bildgemäldes bei der Wiedergabe des Videobildes.

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

F i g. f die tabellarische Darstellung einer ersten Möglichkeit der Modifikation der Gradation,

Fig.2 eine tabellarische Darstellung einer zweiten Möglichkeit der Modifikation der Gradation;

Fig.3 eine tabellarische Darstellung einer dritten Möglichkeit der Modifikation der Gradation;

Fig.4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles;

Fig.5 ein Schaltbild der Modifikationsschaltung in Fig. 4;

Fig.6 ein Schaltbild einer weiteren Modifikationsschaltung in Fig.4.

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. usw. Bits ausgleicht. Nach F i g. 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), dekodiert werden und so eine Gradation in 2"'-Stufen ergeben.

Beim Ve:fahren 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 F i g. 2 wird zur Kompensation das (N + I/-te Bit, vom MSB gezählt, in eine >0« und das (N + 2)-te Bit, und die weiteren weniger signifikanteil Bits in eine »1« verwandelt. Beim Verfahren nach F i g. 3 werden die veränderlichen Daten von außen her gesteuert, um sie in der gezeigten Weise zu verändern.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen die Ergebnisse der Modifikation der Gradation unter der Voraussetzung, daß jedem Abtastwert des Videosignals 8 Bits zugeordnet sind. In F i g. 1 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 Steuersignal (0, 1, 0) st, eine Modifikation des Codewortes derart, daß die Gradation 8 Stufen hat. In F i g. 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 Fig.3 werden die von außen zugefuhrten 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«

ίο 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.

2C Beim Ausführungsbcispic! nach Fig 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 Codewert umgewandelt. Jedes Codewort wird in einer V/C-Trennschaltung 3 in eine K-Komponente 13 und eine C-Komponente 13' aufgetrennt. Die K-Komponente 13 wird an die eine Modifikationsschaltung 4 zur Modifikation der Farbart-Gradation, die abgetrennte C-Komponente an dit: Modifikationsschaltung 4' zur Modifikation der Leuchtdichte-Gradation geführt. In diesen Modifikationsschaltungen 4 bzw. 4' werden die Y- bzw. C-Komponenten 13,13' einer Modifikation der Gradation unterworfen. Die Ausgangssignale !6 und 16' der Modifikationsschaltup.gen 4,4' werden dann wieder in einem V/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 11 her liegt ein Steuersignal an der Modifizierungsschaltung 4 und von Klemme 12 her an der Modifizierungsschaltung 4' an. Die Umsetzungsvorgange werden von Taktimpulsen gesteuert, die ein Taktimpulsgenerator 9 abgibt.

Die Modifikationsschaltungen 4 und 4' werden gemäß den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Schemata gesteuert, u. a. auch bezüglich der Kompensation. Ein Beispiel einer solchnn Modifikationsschaltung bzw. ihrer Steuerung wird im folgenden anhand von Fig.5 erläutrri. 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-Zustands-Puffer 14 mit 3 Klemmen. Die Ausgänge dieser Puffer 14 gelangen je an ein UND-Verknüpfungsglied 15, deren Ausgänge wiederum den Ausgang 16 bz.v. 16' der Modifikationsschaltungen 4 bzw. 4' bilden. Die Steuersignale A, B, C gelangen von außen an den Dekodierer 17, dessen Ausgangssignale ebenfalls in der dargestellten Weise an cie Puffer 14 gelangen. (Als Dekodierer 17 kann z. B. ein Baustein SN74LS138N der Fa. Texas Instruments verwendet werden.) Hat das Bi\ B des Steuersignals niedrigen

6'- Pegel und die übrigen Bits, also A, C, hohen Pegel, hat also das Steuersignal nach Fig. 1 den Wert (1,0, 1),dann ist der Pegel des Ausgangssignals Vs des Dekodierers 17 niedrig, während die Ausgangssignaie VO- K 4 und

V 6, Y7 hoch sind. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Ausgang Si des Puffers in der Datenleitung des 7. Bits im fließendem (floating) Zustand. Er wird jedoch durch eine Vorspannung auf eine höhere Spannung von ( + 5V) hochgehoben, wenn am Widerstand R am Ausgang des Puffers 14 eine Vorspannung entsteht. Im vorliegenden Fall ist das Ausgangssignal Si des dem 6. Bit zugeordneten UND-Verknüpfungsgliedes 15 eben falls hoch, so daß der Ausgang Sj des dem 7. Bit zugeordneten UND-Verknüpfungsgliedes ebenfalls ho hen Pegel annimmt. Das Signal St wird niedrig und daher ist auch das Signal 5, am Ausgang des dein 8. Bit zugeordneten UND-Verknüpfungsglicdes niedrig, Es ergibt sich also die Modifikation der Gradation mich Fig. I. Der Schalter 18 steuert diese Modifikation und damit der Video-Effekt insgesamt. Die Modifikation der Ciradation nach F i g. 2 geht aus dieser Schaltung einfach hervor, wenn man eine logische .Schaltung

I > · ρ"ΐ Γ *> PTP rl 1 /l f~t t w\ Η r\ r r r\ if 9 J I r W^ r> s« T^ ·— IfT t **#"> Olli' li^r I 1— t ?^ jt

derartige Schaltung kann der Fachmann ohne weiteres zusammensetzen, so daß es hier keiner weiteren Darstellung bedarf.

F i g. b zeigt ein weiteres Ausführiingsbcispiel zur Durchführung der in F ι g. 3 dargestellten Operation. In diesem Schaltkreis sind die von außen /ugefülirten variablen Codeworte schon von vornherein in Vorweg nähme eines bestimmten GleichspannungspegeK 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 Gleichspannungskorrekturen sondern auch die V- oder C-Komponenten variiert werden.

Das Codewort 13 (13') 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 gebildet werden. Das Steuersignal gelangt an den Dekodierer 23. Nur wenn der fur die Herbeiführung des Effektes maßgebende Steuertmgsschalter 24 eingeschaltet ist. dann steuert der Dekodiercr 23 die UND-Verknüpfungsglieder 15 der

H Steuerschaltung 25. Ist also bspw. das Steuersignal gemäß F ι g. 3 (0. I. 1). hat nur Ausgang Yi des Dekodierers 23 niedrigen Pegel, während die restlichen Ausgange VO- >'2 und V4- )'7 hohen Pegel haben.

1Λ«.- A „— C -1~, I ΙΜΠ \7«_l._.;_f ^_i:-.l-. *κ : .

«>*.i /tui^ttlic .J* VJt- .1 l'i ity ι viMltl|^lll1I^^IILltt.^ Il IM hoch, die Ausgänge S? und .**< sind niedrig. Demgemäß sind das fünfte und die weniger signifikanten Bits. d. h. die Ausgänge .S₁ und .S'm. .SH alle niedrig. Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das I. bis 4 Bit. vom MSB an gezählt, wirksam, um die Modifikation der Ciradation

2"> mit Gleichspannungskompensation durchzuführen.

Wie beschrieben, wird auf diese Weise ein spezieller Video·Effekt durchgeführt, der ein reproduziertes Bild ergibt, '.'.λ wie ein ölgemälde wirki.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitale Schaltungsanordnung zur Herbeiführung von Darstellungseffekten bei der Wiedergabe von Videosignalen, bei der die Videosignale in einem Analog/Digital-Konverter (2) in ein digitales Signal (13, 13) umgewandelt, diese anschließend in einer Signalverarbeitungs-Einheit (4,4') beeinflußt und die beeinflußten digitalen Signale (16, 16') danach von einem Digital/Analog-Konverter (6) in ein Videosignal rückumgesetztwerden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Gradation die als Modifikationsschaltung ausgebildete Signalverarbeitungs-Einheit (4,4') ein logisches Netzwerk (14, 15; 15, 25) aufweist, in welchem abhängig von Steuersignalen (A, B, C) eine Modifikation des digitalen Signals durch Herabsetzung der Bitzahl erfolgt

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') aufgetrennt wird und für diese Signale getrennt Modifikationsschaltungen (4, 4') vorgesehen sind, deren Ausgangssignale (16, 46') anschließend in einem Addierer (5) addiert und an den Dekodierer (6) weitergegeben werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steuersignale (A, B, C) an einen weitere*. Dekodierer (17,23) gelangen, der die Steuersignale in Aus£.angsss£<ale (Ya — Yi) umsetzt deren Zahl gleich der vorbestimmten Anzahl der Ziffern des digitalisierten V kosignals ist, und daß die Ausgänge des weiteren Dekoders (17, 23) das logische Netzwerk (15', 15, 25) steuern.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Veränderung der binären Signale eintretende Gleichspannungsänderung des daraus rückumgesetzten Signals durch eine weitere Beeinflussung des digitalen Signals in der Modifikationsschaltung kompensiert wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Addierer (20, 21) zur Addition von !Compensations- Daten zu den Daten des digitalen Videosignals.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Modifikationsschaltung logische Verknüpfungsmittel (15) aufweist, die wenn die zahl der Bits des digitalen Signals auf Abgezählt vom signifikantesten Bit an — herabgesetzt wird, das (N + l)-te Bit auf einen binären Wert und das (N + 2)-te Bit, sowie die weniger signifikanten Bits bis hin zum am wenigstens signifikanten Bit auf den anderen binären Wert setzen.