DE3114275C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verdecken
von Fehlern in einem digitalen Videosignal gemäß der
Gattung des Hauptanspruchs.
Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift "BBC Re
search Report", 1976/1, Feb. 76, S. 1-4 bekannt. Dieses
bekannte Verfahren bezieht sich auf das Verdecken von
Fehlern in einem geschlossen codierten digitalen Farb
videosignal. Dabei werden nur horizontal zum gestörten
Bildpunkt angeordnete Bildpunkte zur Ableitung eines
Bildpunktes genommen, welcher an die Stelle des gestörten
Bildpunktes eingefügt wird. Ein weiterer Nachteil ist darin zu
sehen, daß gemäß dem bekannten Verfahren keine symmetrische
Approximation der Werte benachbarter Bildpunkte möglich ist.
Damit verbunden kommt es zu Fehlern bezüglich des zeitlichen
Ablaufs innerhalb eines mit hoher Datenrate (ca. 100 Mega
bit/sec) zu verarbeitenden digitalen Videosignals.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
gemäß der eingangs genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß das Verfahren ohne
prinzipielle Änderungen sowohl zur Verarbeitung der digitalen
Leuchtdichte-Komponente als auch zur Verarbeitung der digitalen
Farbkomponenten eines getrennt codierten Farbvideosignals
dienen kann. Probleme bezüglich des zeitlichen Ablaufs
innerhalb der Komponenten bei einer notwendigen
Approximations-Änderung eines ebenfalls gestörten benachbarten
Bildpunktes entfallen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders
vorteilhaft ist, daß eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ihre symmetrische
Struktur hinsichtlich der Steuerung besonders einfach gestaltet
werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Fi
guren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren
zeigt
Fig. 1 Anordnung eines gestörten Bildausschnitts,
Fig. 2 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine Detailschaltung eines der Mittelwertbild
ner im Blockschaltbild und
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild zur Ableitung der Steuer
signale im Blockschaltbild.
In dem gestörten Bildausschnitt, wie er in Fig. 1 schema
tisch dargestellt ist, ist die den gestörten Bildpunkt
enthaltene Zeile mit n bezeichnet, die vorhergehende
mit n - 1, die folgende mit n + 1. Durch den einzelnen gestör
ten Bildpunkt sind eine Anzahl von Bezugslinien gelegt,
wovon die Bezugslinie A-A in Zeilenrichtung verläuft, die
Bezugslinie B-B senkrecht dazu, die Bezugslinie C-C in
Richtung einer Winkelhalbierenden zwischen den vorher er
wähnten Bezugslinien und die Bezugslinie D-D in Richtung
der anderen Winkelhalbierenden zwischen den beiden erst
erwähnten Bezugslinien verläuft. Die in Abtastrichtung
vor der Bezugslinie B-B im Umfeld des gestörten Bildpunk
tes liegenden Bildpunkte sind mit "-" gekennzeichnet, die
in Abtastrichtung nach der Bezugslinie B-B liegenden Bild
punkte mit dem Zeichen "+". Die im Umfeld des gestörten
Bildpunktes unmittelbar angrenzenden Bildpunkte sind in
ihrer Zuordnung zu dem gestörten Bildpunkt durch jeweils
zwei Komponenten festgelegt: Durch ihre Lage auf der Zeile
des gestörten Bildpunktes (n) oder die Zeile davor (n - 1)
oder die Zeile danach (n + 1) und als zweites durch ihre
Lage unmittelbar über oder unter dem gestörten Bildpunkt
(Bezugslinie B-B) oder davor (-) oder danach (+) bestimmt.
Nach einer anderen Zählweise kann die Festlegung der Posi
tion eines bestimmten ungestörten Bildpunktes zum gestör
ten Bildpunkt auch durch das Bezugslinienkreuz (A-A, B-B,
C-C, D-D) in Verbindung mit der Zeilenbezeichnung (n - 1,
n, n + 1) bestimmt sein.
Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild eine Einrichtung zur Bil
dung der Ersatzsignale, so daß sie im Falle einer Störung
eingesetzt werden können (Fig. 2a), und ebenfalls als Block
schaltbild eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Er
satzsignals und dessen Zusatz zu dem digitalen Videosignal
mit dem Ziel einer möglichst vollständigen Überdeckung
des Fehlers (Fig. 2b). In Fig. 2a wird ein 8-bit-paralleles
serielles digitales Videosignal nacheinander zwei Verzö
gerungsanordnungen 10, 11 zugeführt, von denen jede das
Signal um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert. Alle
in der X-Ebene befindlichen digitalen Videosignale gehö
ren also zu einer Bildzeile, die in Fig. 1 mit n + 1 bezeich
net ist, alle digitalen Videosignale in der Y-Ebene sind
um die Dauer einer Zeile verzögert, gehören also zur Bild
zeile n, und die in der Z-Ebene liegenden digitalen
Videosignale sind abermals um die Dauer einer Zeile
verzögert, gehören also der Bild
zeile n - 1 an. Die Digitalsignale der X-Ebene werden einer
ersten Schieberegisteranordnung 12 zugeführt, deren drei
Ausgänge jeweils die Signale mit dem Zeitunterschied eines
Bildpunktes repräsentieren. Da die digitalen Videosignale
der X-Ebene der Zeile n + 1 angehören, stellt das vom er
sten Ausgang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene
Signal den Bildpunkt [(n + 1) +] dar, das am zweiten Aus
gang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene Signal
den Bildpunkt (n + 1) und das vom dritten Ausgang der Schie
beregisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt
[(n + 1) -]. In gleicher Weise werden die digitalen Video
signale der Y-Ebene einer zweiten Schieberegisteranord
nung 13 zugeführt, von deren Ausgängen die Bildpunkte
[n + 1], n, [n - 1] abnehmbar sind. Schließlich werden die
digitalen Videosignale der Z-Ebene einer dritten Schiebe
registeranordnung 14 zugeführt, an deren Ausgängen drei
aufeinanderfolgende Bildpunkte der der aktuellen Zeile vorher
gehenden Bildzeile n - 1 angehören und die bezeichnet sind
mit [(n - 1)+], n - 1, [(n - 1) -]. Die an den Ausgängen der
Schieberegisteranordnungen 12, 13, 14 anstehenden Signale
bilden also den aktuellen Bildpunkt n, sowie die unmittel
bar angrenzenden, zu dessen Umfeld zählenden Bildpunkte,
und zwar sowohl in der vorhergehenden als auch in der fol
genden Bildzeile entsprechend Fig. 1.
In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2b zur Bildung des
Ersatzsignals sind entsprechend den durch den gestörten
Bildpunkt verlaufenden Bezugslinien A-A, B-B, C-C, D-D
vier Addierstufen vorgesehen, die entsprechend mit A, B,
C, D gekennzeichnet sind. Entsprechend dem Verlauf der
Bezugslinien in Fig. 1 werden die an den Ausgängen der
Schieberegister 12, 13, 14 in Fig. 2a gebildeten Signale
den Eingängen der Addierstufen A, B, C und D zugeführt. So
liegt an je einem Eingang einer Addierstufe A das Signal
der Bildpunkte (n - 1) und (n + 1), an den Eingängen einer
Addierstufen B die Signale der Bildpunkte (n - 1) und (n + 1),
an den Eingängen einer Addierstufe C die Signale der Bild
punkte [(n - 1) -] und [(n + 1) +] und an den Eingängen einer
Addierstufe D die Signale der Bildpunkte [(n - 1) +] und [(n + 1) -].
Jeder der Addierstufen A, B, C und D ist eine Teilerstufe
nachgeschaltet, deren Teilerverhältnis je nach Ansteuerung
um den Faktor 2 veränderbar ist. Wird beispielsweise in
der Addierstufe A aus den Signalen (n - 2) und (n + 2) ein Er
satzsignal entlang der Bezugslinie A-A gebildet, so ergibt
sich am Ausgang der digitalen Addierstufe A ein Signal,
das bei gleichem Inhalt der beiden zum Ersatz herangezo
genen Bildpunkte einen Digitalwert aufweist, der um den
Faktor 2 zu hoch ist. Infolgedessen muß in der nachgeschal
teten Teilerstufe 15 eine Division mit dem Divisor 2 vor
genommen werden, damit das Signal am Ausgang dieser Teiler
stufe einen Digitalwert aufweist, welcher das Mittel zwi
schen den beiden Eingangssignalen der Addierstufe A dar
stellt.
Eine Detektion von gestörten Bildpunkten im digitalen Farb
videosignal erfolgt in einem Fehlerdetektor (nicht darge
stellt). Wird ein Bildpunkt von dem Fehlerdetektor als ge
stört erkannt, wird der Wert des gestörten Bildpunktes
auf "Null" gesetzt. Gleichzeitig wird im vorliegenden Aus
führungsbeispiel der Wert "Null" des in 28 Wertigkeits
stufen unterteilten digitalen Farbvideosignals als Kenn
zeichnung für das Vorliegen eines gestörten Bildpunktes
herangezogen. Das digitale Farbvideosignal wird somit um
eine Wertigkeitsstufe gemindert. Soll diese Minderung
des Wertigkeitsbereiches im digitalen Farbvideosignal
nicht zugelassen werden, kann das Vorliegen von gestör
ten Bildpunkten im digitalen Farbvideosignal auch über
eine getrennte Signalleitung angezeigt werden.
In den Fällen, in denen der Addierstufe nur ein ungestör
tes digitales Eingangssignal zugeführt wird, während ein
anderes Eingangssignal infolge einer Störung erfindungs
gemäß einen Wert "Null" aufweist, der dem Bildinhalt
"schwarz" entspricht, würde die Teilung um den Faktor 2
am Ausgang das Ersatzsignal einen Wert aufweisen, der der
Hälfte des einen brauchbaren Eingangssignals entspricht.
In diesem Fall wird die Teilerstufe 15 in später noch zu
beschreibender Weise so umgeschaltet, daß das Teilerver
hältnis von 2 auf 1 geändert wird, d. h., das eine brauch
bare Eingangssignal durchläuft die Teilerstufe unverändert
und am Ausgang erscheint ein Digitalwert, der dem Eingangs
signal entspricht.
In gleicher Weise sind der Addierstufe B der umschaltbare
Teiler 16, der Addierstufe C der umschaltbare Teiler 17
und der Addierstufe D der umschaltbare Teiler 18 nachgeschal
tet. Die Ausgänge von je zwei Teilerstufen 15 und 16 bzw.
17 und 18 werden einer weiteren Addierstufe zugeführt, und
zwar gelangen die Signale der Teilerstufen 15, 16 auf die
Addierstufe 19, die Signale der Teilerstufen 17 und 18 auf
die Addierstufe 20. Hier werden die eingehenden Digital
signale abermals addiert und bei der Zufuhr zweier brauch
barer Signale wird der Ausgang der Addierstufe 20 durch
den umschaltbaren Teiler 22 im Wert auf die Hälfte herab
gesetzt. Wird dagegen festgestellt, daß durch eine ausge
dehnte Störung beide Eingänge einer der Addierstufen A, B,
C, D kein brauchbares Ersatzsignal liefert, so wird die ent
sprechende Teilerstufe 21 oder 22 auf das Teilerverhält
nis 1 umgeschaltet, so daß der Ausgang dieser Teilerstufen
dem Ausgangssignal einer der Teilerstufen 15, 16, 17 oder
18 entspricht. Die Ausgänge der beiden Teilerstufen 21,
22 werden erneut mit dem Eingang einer Addierstufe 23 ver
bunden, welcher wiederum einer Teilerstufe 24 mit umschalt
barem Teilerverhältnis nachgeschaltet ist.
Der Teilerstufe 24 ist ein Multiplexer 25 nachgeschaltet,
dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Teilerstufe 24
verbunden ist und dessen anderem Eingang ein Digitalsignal,
das dem Grauwert entspricht, zugeführt ist. Im Bedarfsfal
le, nämlich dann, wenn die fortlaufende Addition und Divi
sion der Digitalsignale der im Umfeld des gestörten Bild
punktes liegenden Bildpunkte kein brauchbares Ergebnis zeigt,
kann der Wert "Grau" eingegeben werden. Vom Ausgang des
Multiplexers 25 führt eine Leitung zu einem Eingang eines
weiteren Multiplexers 26, dessen anderer Eingang ein Si
gnal der Bildpunkte [(n + 1) +] erhält. Der Multiplexer 26
schaltet zwischen dem die Überdeckung des gestörten Bild
punktes bildenden Ersatzsignal und dem Videosignal mit
den ungestörten Bildpunkten um. Durch diese Maßnahme wer
den die mit der Mittelwertbildung verbundenen Auflösungs
verluste unterdrückt. Am Ausgang 28 der Gesamtschaltungs
anordnung steht dann das digitale Videosignal, dessen
Fehler verdeckt sind, zur Verfügung.
Fig. 3 zeigt eine aus einem Addierer und nachfolgendem Tei
ler gebildete Signalverarbeitungsstufe entsprechend Fig. 2b.
Als Beispiel ist der Addierer A zusammen mit dem Teiler 15
dargestellt. Die dem Addierer A zugeführten Eingangssignale
liegen seriell in 8-bit-paralleler Form vor. Diese werden
entsprechend ihrer Wertigkeit addiert und zum Teiler 15
übertragen. Je nach der Ansteuerung an dem Punkt I der
Teilerstufe 15 werden Umschalter 31 geschaltet, so daß
entweder eine Links- oder eine Rechtsverschiebung im Bit
strom stattfindet und eine entsprechende Änderung des Tei
lungsverhältnisses von 1 auf 2 und umgekehrt zustande kommt.
Die Ansteuerung der Teilerstufen und Multiplexer erfolgt
gemäß Fig. 4 nach in einem Speicher festgelegten Bedingungen.
Dazu werden die Signale der X-, Y- und Z-Ebene nach dem
Durchlaufen der Gatter 42, 43, 44 in Seriell-Parallel-
Wandlern 45, 46, 47 in eine bit-parallele Form gebracht
und den Eingängen eines ROM-Speichers 41 zugeführt. Ent
sprechend der Programmierung des ROM-Speichers 41 werden
an den Ausgängen I bis VII Signale für die Ansteuerung
der Teilerstufen 15, 16, 17, 18, 21, 22, und 24 und an
den Ausgängen VIII und IX solche für die Ansteuerung der
Multiplexer 25 und 26 abgegeben.
Da gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein gestörter
Bildpunkt durch den Wert "Null" gekennzeichnet ist, be
stehen die Gatter 42-44 vorzugsweise aus je einer UND-
Verknüpfung, welche nur dann ein Signal abgeben, wenn das
Vorliegen gestörter Bildpunkte erkannt wird. Dieser zeit
lichen Zuordnung folgt mit den Seriell-Parallel-Wandlern
45-45 eine quasi 2-dimensionale Zuordnung, die Aussagen
darüber zuläßt, ob um einen gestörten Bildpunkt benachbar
te Bildpunkte enthalten sind, die ebenfalls gestört sind.
Die Programmierung des ROM-Speichers 41 erfolgt nun derart,
daß die eingangs beschriebenen Bedingungen hinsichtlich
der Mittelwertbildung bezüglich der Nachbarsituation um
einen gestörten Bildpunkt eingehalten werden.
In dem Blockschaltbild der Fig. 2 ist ein Kanal für eine
der Komponenten eines getrennt codierten Farbvideosignals
dargestellt. Jede Komponente des Farbvideosignals erfordert
einen solchen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus
gestalteten Kanal.
Claims (5)
1. Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen
Farbvideosignal, bei welchem gestörte Bildpunkte durch be
nachbarte Bildpunkte ersetzt werden, dadurch gekennzeich
net, daß in einer jeden Komponente eines getrennt codier
ten Farbvideosignals Mittelwerte von nicht gestörten hori
zontal, vertikal und diagonal zum gestörten Bildpunkt an
geordneten Bildpunkten gebildet werden und daß von den ge
bildeten Mittelwerten ein gemeinsamer arithmetischer Mit
telwert abgeleitet wird, welcher anstelle des Wertes des
gestörten Bildpunktes in die Komponente des digitalen
Farbvideosignals eingefügt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
den gestörten Bildpunkten der digitale Wert Null zugeord
net wird und daß benachbarte Bildpunkte zu einem vorlie
genden gestörten Bildpunkt, welche ebenfalls gestört sind,
von der Mittelwertbildung ausgeschlossen werden.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrich
tung (10) zur Verzögerung des digitalen Videosignals um
eine Zeilenperiode, eine der ersten Einrichtung nachgeschal
tete zweite Einrichtung (11) zur Verzögerung des digi
talen Videosignals um eine weitere Zeilenperiode, ein er
stes Schieberegister (12) zur Verzögerung des nicht ver
zögerten Videosignals um ein, zwei oder drei Bildpunktperio
den, ein zweites Schieberegister (13) zur Verzögerung des
um eine Zeilenperiode verzögerten Videosignals um ein zwei
und drei Bildpunktperioden, ein drittes Schieberegister
(14) zur Verzögerung des um zwei Zeilenperioden verzöger
ten Videosignals um ein, zwei und drei Bildpunktperioden,
einen ersten Addierer (A), dessen Eingängen Videosignale
zugeführt sind, welche vom zweiten Schieberegister (13)
um ein und drei Bildpunktperioden verzögert sind, einen
dem ersten Addierer nachgeschalteten ersten Dividierer (15),
einen zweiten Addierer (B), dessen einem Eingang ein Vi
deosignal zugeführt ist, welches vom ersten Schieberegi
ster (12) um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, und
dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, wel
ches vom dritten Schieberegister (14) um zwei Bildpunkt
perioden verzögert ist, einen dem zweiten Addierer (B)
nachgeschalteten zweiten Dividierer (16), einen dritten
Addierer (C), dessen einem Eingang ein Videosignal zuge
führt ist, welches vom ersten Schieberegister um eine
Bildpunktperiode verzögert ist, und dessen anderem Eingang
ein Videosignal zugeführt ist, welches vom dritten Schie
beregister um drei Bildpunktperioden verzögert ist, einen
dem dritten Addierer (C) nachgeschalteten dritten Divi
dierer (17), einen vierten Addierer (D), dessen einem Ein
gang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom ersten
Schieberegister um drei Bildpunktperioden verzögert ist
und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist,
welches vom dritten Schieberegister um eine Bildpunktperio
de verzögert ist, einen dem vierten Addierer nachgeschal
teten vierten Dividierer (18), einen fünften Addierer (19),
dessen Eingänge mit den Ausgängen des ersten und zweiten
Addierers verbunden sind, einen dem fünften Addierer nach
geschalteten fünften Dividierer (21), einen sechsten Ad
dierer (20), dessen Eingänge mit den Ausgängen des dritten
und vierten Addierers verbunden sind, einen dem sechsten
Addierer nachgeschalteten sechsten Dividierer (22), einen
siebenten Addierer (23), dessen Eingänge mit den Ausgän
gen des fünften und sechsten Dividierers verbunden sind,
einen dem siebenten Addierer nachgeschalteten siebenten
Dividierer (24) und einen gesteuerten Umschalter (25), des
sen einer Kontakt am Ausgang des siebenten Dividierers an
geschlossen ist, dessen anderem Kontakt das digitale Video
signal zugeführt ist, welches vom zweiten Schieberegister
um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, und an dessen
von einer Steuereinheit gesteuerten Kontaktstrecke das
Videosignal abnehmbar ist, dessen Fehler verdeckt sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Divisor der Dividierer (15, 16, 17, 18,
21, 22, 24) von der Steuereinheit zwischen 1 und 2 umschalt
bar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekenn
zeichnet durch eine Steuereinheit mit einer ersten Anord
nung (42) zum Ermitteln gestörter Bildpunkte im nicht ge
störten Videosignal, einer zweiten Anordnung (43) zum Er
mitteln gestörter Bildpunkte im um eine Zeilenperiode ver
zögerten Videosignal, einer dritten Anordnung (44) zum
Ermitteln gestörter Bildpunkte im um zwei Zeilenperioden
verzögerten Videosignal, drei Seriell-Parallel-Wandlern
(45, 46, 47), die jeder Anordnung zum Ermitteln gestör
ter Bildpunkte nachgeschaltet sind und Lesespeichern (41),
deren Adreßeingänge an Parallelausgängen der Serien-
Parallel-Wandlern angeschlossen sind und deren Ausgänge
mit dem Dividierern (15, 16, 17, 18, 21, 22, 24) und den
gesteuerten Umschaltern (25, 26) verbunden sind.
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