DE3117206A1

DE3117206A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum verdecken von fehlern in einem digitalen farbvideosignal

Info

Publication number: DE3117206A1
Application number: DE19813117206
Authority: DE
Inventors: Axel 6101 Bickenbach Schulz; Werner Dipl.-Ing. 6107 Reinheim Staude
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1982-11-18
Also published as: US4464674A; JPS57183191A; DE3117206C2

Description

Rl.-Nr. 1987/81

Io'.4.1981 FE/PLI/Klm/Vt

ROBERT BOSCH GHBH, 7000 Stuttgart- 1

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Farbvideosignal

Stand der Technik

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 dor Zeitschrift "BBC Research Report", 1976/1, Februar 76, S. 1 - 71 insbesondere S. 1, Abschnitt 2, bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden Fehler in einem geschlossen codierten Farbvideosignal ver-

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deckt. Bedingt durch, die geschlossene Codierung können nur ganzzahlige Bildpunkte bezüglich der Farbtragerschwingungen zur Ableitung der an die Stelle der gestörten Bildpunkte einzufügenden Bildpunkte berücksichtigt werden. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die zeitliche Zuordnung bei der Ableitung durch unterschiedliche Laufzeiten bei gestörten benachbarten Bildpunkten problematisch ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Herkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die zu verarbeitenden Bildpunkte des digitalen Videosignals unabhängig davon, ob ein Störungsfall vorliegt oder nicht, immer den selben Rechenprozess (arithmetische Mittelwertbildung) durchlaufen. Damit werden unterschiedliche Signallaufzeiten prinzipbedingt unterdrückt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr variabel bezüglich einer Auswahl zweier ungestörter benachbarter Bildpunkte zur Berechnung eines neuen Bildpunktwertes ist, welcher den gestörten Bildpunkt ersetzen soll. So können beispielsweise auch Bildpunkte in der weiteren Nachbarschaft des gestörten Bildpunktes zur Berechnung des neuen Bildpunktes herangezogen werden.

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Durch die in den Unteranspruchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch Festlegung einer bestimmten Priorität bei der Auswahl zweier Bildpunkte in der Nachbarschaft des gestörten Bildpunktes Fehler im Fernsehbild richtungsabhängig bevorzugt korrigiert werden können.

Zeichnung

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit mehreren Figuren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 den Bildausschnitt eines Fernsehbildes, Fig. 2 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung und Fig. 3 eine Steuereinheit zur Steuerung der Multiplexereinrichtung im Blockschaltbild der Figur 2.

Beschreibung der Erfindung

In dem Ausschnitt eines Fernsehbildes gemäß Fig. 1 ist ein mit "X" bezeichneter Bildpunkt in der aktuellen Fernsehzeile von einer Anzahl

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■ungestörter Bildpunkte umgeben. Die aktuelle Zeile ist mit n.bezeichnet, während die vorhergehende Zeile mit n-1, die nachfolgende mit n+1 gekennzeichnet ist. In senkrechter Sichtung ist das Punktraster in Spalten einteilbar, wovon in Fig.l eine Anzahl von 9 zu sehen und 7 Spalten mit den Zahlen von 1 bis 7 fortlaufend numeriert sind. Der mit "X" bezeichnete gestörte Bildpunkt ist durch die Lage in der aktuellen Zeile η und in der Spalte 4- charakterisiert.

Ausgehend von der Beobachtung, daß auftretende Störungen bei der digitalen Übertragung und Speicherung von Fernsehsignalen in vielen Fällen, mehr als einen Bildpunkt umfassen, und somit eine einfache Mittelwertbildung unter Hinzuziehung der unmittelbar an den gestörten Bildpunkt angrenzenden weiteren Bildpunkte zu unbefriedigenden Ergebnissen führt, wurde das vorliegende Verfahren entwickelt, bei dem nicht nur die unmittelbar zu dem gestörten Bildpunkt benachbarten Bildpunkte zur Ableitung eines Ersatzwertes herangezogen werden können. So können beispielsweise mehrere Bildpunkte in horizontaler Richtung nach folgenden Kriterien erfaßt werden:

Bοim Vorliegen einer Störung - in Fig. 1 mit "X" gekennzeichnet - und wenn links und rechts davon in der aktuellen Zeile ungestörte Partien des Fernsehbildes vorhanden sind, wird von diesen bei-

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den Bildpunkten links und rechts von der Störung ein Mittelwert gebildet und der gestörte Bildpunkt durch diesen Wert ersetzt. Wenn aber beispielsweise der Bildpunkt rechts von der Störung "X" ebenfalls gestört ist, dann wird von dem links von der Störung "X" befindlichen und von dem rechts auf die weitere Störung folgenden Bildpunkt der Mittelwert gebildet und mit diesem der Wert des gestörten Bildpunktes ersetzt. Sollten diese beiden Bildpunkte auch noch gestört sein-, so werden die beiden in waagrechter Richtung daran anschließenden ungestörten Bildpunkte zur Mittelwertbildung herangezogen und -dieses Ersatzsignal an die Stelle des aktuellen, gostörten, Bildpunkt or eingesetzt."

Eine Detektion von gestörten Bildpunkten im digitalen Farbvideosignal erfolgt in einem Fehlerdetektor (nicht dargestellt). Wird ein Bildpunkt von dem Fehlerdetektor als gestört erkannt, wird der Wert des gestörten Bildpunktes im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf "Null" gesetzt· Gleichzeitig wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Wert "Null" des in 2 Wertigkeitsstufen unterteilten digitalen Farbvideosignals als Kennzeichnung für das Vorliegen eines gestörten Bildpunktes herangezogen. Das digitale Farbvideosignal wird somit um eine Wertigkeitsstufe gemindert. Soll diese Minderung des Wertigkeitobereiches im digitalen Farbvideosignal nicht zugelassen werden, kann das Vorliegen von gestörten Bildpunkten im digitalen Farbvideosignal auch über eine getrennte Signalleitung angezeigt werden.

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Wenn sich ergibt, daß innerhalb einer Bildzeile so viele nebeneinander liegende Bildpunkte gestört sind, daß eine sinnvolle Mittelwertbildung nicht möglich ist, da die dazu heranzuziehenden ungestörten Bildpunkte so weit voneinander entfernt sind, daß sie Teile von ganz verschiedenen Bildinhalten darstellen,so wird von den vertikal benachbarten Bildpunkten zum gestörten Bildpunkt der Mittelwert gebildet und an die Stelle des gestörten Bildpunktes gesetzt.

In der Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungs gemäß en Verfahrens gemäß Eig. 2 ist einem Magnetbandgerät 20 zur Speicherung digital codierter Farbfernsehsignal bei der Wiedergabe ein Prozessor 21 zur Aufbereitung der wiedergegebenen Daten nachgeschaltet. Die am Ausgang des Prozessors 21 anstehenden parallelen Daten durchlaufen nacheinander zwei "Verzögerungseinrichtungen 22, 23, in denen sie jeweils um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert werden. Die unverzögerten Datensignale in der I-Ebene repräsentieren die Bildpunkte der vor der aktuellen Bildzeile liegenden, mit n-1 bezeichneten, vorhergehenden Zeile. Sie werden einem ersten Schieberegister 2^LV zugeführt, in dem sie, nunmehr bildpunktweise verzögert, an drei getrennten Ausgängen als Inhalt der Bildpunkte 3-i 4— ·> 5- drei Eingängen oinoij mil; vier Eingängen verschonen Multiplexers 25 zugeführt werden.

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Nachdem die vom Prozessor 21 ausgehenden Datensignale die erste Verzögerungseinrichtung 22 durchlaufen haben, in der sie um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert wurden, befinden sie sich in der II-Ebene, der Zeitebene der aktuellen Bildzeile n. Diese Signale werden . wiederum einem zweiten Schieberegister 26 zugeführt, das an insgesamt sieben Ausgängen sieben, jeweils um die Dauer eines Bildpunktes verzögerte, Datensignale aufeinanderfolgender Bildpunkte der aktuellen Zeile η abgibt. Dabei ist der aktuelle Bildpunkt am Ausgang 4 des Schieberegisters 26 abgreifbar, während die Ausgänge 1, 2, 3 dieses Schieberegisters die in der aktuellen Zeile vorhergehenden, die Ausgänge 5i 6) 7 die Signale der nachfolgenden Bildpunkte bereitstellen. Die Ausgänge 1, 2, 3 sind auf drei nebeneinander liegende Eingänge eines Multiplexers 27 mit insgesamt vier Eingängen, die Ausgänge 5 ■> 6» 7 stuf drei nebeneinander liegende Eingänge eines weiteren Multiplexers 28 mit ebenfalls insgesamt 4- Eingängen gelegt.

Aus den Signalen der II-Ebene entstehen durch abermalige Verzögerung um die Dauer einer Fernsehzeile in der Verzögerungseinrichtung 23 die Bildsignale der III-Ebene, d.h. der Bildpunkte in der auf die aktuelle Bildzeile folgenden, mit n+1 bezeichneten, Fernsehzeile. Von dieser III-Ebene v/erden die Datensignale einem dritten Schieberegister 29 zugeführt, an dessen drei Ausgängen, jeweils um die Dauer eines Bildpunktes verzögert, die Signale des im Fernsehbild unter-

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halb dos aktuellen Bildpunktes liegenden Bildpunktes 4·+, sowie des vorhergehenden (3+) und des folgenden (5+) Bildpunktes abnehmbar sind. Die Ausgangssignale des Schieberegisters 29 sind ebenfalls auf drei nebeneinander liegende Eingänge eines mit vier Eingängen versehenen Multiplexers JO geführt.

Die Signale vom Ausgang A- des Schieberegisters 26, also die zum aktuellen Bildpunkt gehörigen Datensignale, sind an den jeweils vierten freien Eingang der Multiplexer 25 und 3Ogelegt. Der Ausgang des Multiplexers 25 ist an den vierten Eingang des Multiplexers 27, der Ausgang des Multiplexers 30 an den vierten Eingang des Multiplexers 28 geführt. Die Ausgangssignale des Multiplexers 27 sind einem Eingang einer Addierstufe 31? die Ausgangssignale des Multiplexers 28 dem anderen Eingang der Addierstufe 31 zugeführt. Am Ausgang der Addierstufe 3I befindet sich eine Teilerstufe 32 mit dem Teilerverhältnis 2. Der Ausgang der Teilerstufe 32 ist mit einem Eingang eines Multiplexers 33 verbundden, dem anderen Eingang des Multiplexers 33 wird der Digitalwert eines mittleren Grausignals eingespeist. Am Ausgang des Multiplexers 33 ist das Videosignal, dessen Fehler verdeckt sind, abgreifbar.

Die Schaltungsanordnung nach Pig. 3 stellt die Schaltlogik zur sinngemäßen Betätigung der Multiplexer 25, 27, 28, 30, 33 dar. Die in bitparallel er Form vorliegenden Bildsignale der

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Ebenen I, Il und III aus Fig. 2 werden jeweils einem Gatter 41, 42, 43 zugeleitet. Mit dem Ausgang des Gattern 41 ist ein Seriell/Parallelwandler 51? mit dem Ausgang des Gatters 42 ein Seriell/Parallelwandler 53 verbunden. Die Ausgänge der Seriell/Parallelwandler 51» 52, 53 sind auf einen Lesespeicher 5^ geschaltet. Die Ausgänge des Lesespeichers 5^Z|- sind mit A^ , A₂, B^, B^, G^, C₂, D^, D₂ und E bezeichnet. Diese Ausgänge sind mit den entsprechend bezeichneten Steuereingängen der Multiplexer 25, 27, 28, 30 und 33 der Fig. 2 verbunden und werden entsprechend dem in den Lesespeicher 54 eingegebenen Programm mit Steuersignalen beaufschlagt.

Die Ansteuerung der Multiplexer erfolgt gemäß Fig. 3 nach im Lesespeicher 5^ festgelegten Bedingungen. Dazu werden die Signale der I-, II- und III-Ebene nach dem Durchlaufen der Gatter 41, 42, 43 in Seriell-Parallel-Wandlern 51, 52, 53 in eine bit-parallele Form gebracht und den Eingängen des Lesespeichers 5^ als Adressen zugeführt. Entsprechend der Programmierung des Lesespeichers ^¹V werden an den Ausgängen A^, bis E Signale für die Ansteuerung der Multiplexer 25, 27, 28, 30 und 33 abgegeben.

Da gemäß dem erfindungsgemäßen Vorfahren ein gestörter Bildpunkt durch den Wort "Null" gekennzeichnet ist, bestehen die Gatter 41 - 43 vorzAxgsweise aus je einer UND-Verknüpfung, welche nur dann ein Signal abgeben, wenn das Vorliegen gestörter Bildpunkte erkannt wird. Dieser zeit-

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'lichen Zuordnung folgt mit den Seriell-Parallel-Wandlern 51 - 53 eine quasi 2-dimensionale Zuordnung, die Aussagen darüber zuläßt, ob um einen gestörten Bildpunkt benachbarte Bildpunkte, enthalten sind, die ebenfalls gestört sind. Die Programmierung des Lesespeichers 5^ erfolgt nun derart, daß die eingangs beschriebenen Bedingungen hinsichtlich der Mittelwertbildung bezüglich der Nachbarsituation um einen gestörten Bildpunkt eingehalten werden.

In dem Blockschaltbild der Figur 2 ist ein Kanal für eine der Komponenten eines getrennt codierten Farbvideosignals dargestellt. Jede Komponente des Farbvideosignals erfordert einen solchen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgestalteten Kanal.

.Die Schaltungsanordnung in Fig. 2 und die Programmierung des Lesespeichers 54- in Fig. 3 ist derart konfiguriert, daß das übertragene, digitale Videosignal stets, also auch bei ungestörten Bildpunkten, gleich lange Schaltungswege durchläuft. Im ungestörten Betrieb läuft der Mittelwe.rtbildner stets mit. Der Abgriff am Ausgang 4 des Schieberegisters 26 stellt das Signal für den aktuellen Bildpunkt dar. Das ausgehende Signal wird ,jeweils auf einen Eingang der Multiplexer bzw. 27 verteilt. Das Signal lauft vom Ausgang dieser beiden Multiplexer noch durch die beiden Multiplexer 27 und 28 und wird in der Addierstufe 31 addiert. Durch anschließende Teilung mit dem Divisor 2 steht am Ausgang der Teilerstufe 32 wieder das

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dem Schieberegister am Ausgang M- entnommene Signal zur Verfügung, das dann auf den Ausgang der Gesamtschaltung gegeben wird. Die (schematisch dargestellten) Multiplexer werden von der Ausgangsstellung durch ihre Steuereingänge vom Lesespeicher 54 (Fig· 3) beim Vorliegen einer Störung derart beeinflußt, daß bei einem gestörten aktuellen Bildpunkt am Ausgang 4 des Schieberegisters 26 der Multiplexer 27 zunächst vom Ausgang des Multiplexers 25 auf den Ausgang 3 des Schieberegisters 26 und der Multiplexer 28 vom Ausgang des Multiplexers 30 auf den Ausgang 5 des Schieberegisters 26 gelegt wird. Erkennt eine an" sich bekannte (nicht darge-. stellte) Fehlererkennungsschaltung, daß dio Signale der Ausgänge 3 und 5 des Schieberegisters 26 vorgegebenen Anforderungen genügen, so werden diese in der Addierstufe 31 addiert, d.h., es wird ein Mittelwert gebildet. Durch die anschließende Division

wird ein digitales Ersatzsignal gebildet, das den Mittelwert zwischen den Digitalwerten der Ausgänge 3 und 5 des Schieberegisters 26 darstellt und daher mit großer Wahrscheinlichkeit dem Wert des gestörten aktuellen Bildpunktes nahekommt. Wird erkannt, daß auch das digital codierte Signal des Ausganges 3 unbrauchbar, also gestört, ist, so wird der Multiplexer auf den Ausgang 2 des Schieberegisters und wenn auch dieses Signal als fehlerhaft erkannt wird, auf den Ausgang 1 gegeben. In ähnlicher Weise wird bei einem mit einer Störung behafteten

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Signal vom Ausgang 5 der Multiplexer 28 zunächst auf den Ausgang 6 und dann auf den Ausgang 7 des Schieberegisters 26 gegeben und aus den Signalen der Ausgänge 1 und 7 in der vorbeschriebenen V/eise der Mittelwert gebildet.

Wird erkannt, daß die Signale an den Ausgängen 1 bis 7 des Schieberegisters 26 zur Bildung eines Ersatzsignales ungeeignet sind, so werden die Multiplexer 27, 28 wieder an die Ausgänge der Umschalter 25 und 30 gelegt. Die Umschalter 25 und 30 werden durch den Lesespeicher 5'+ zunächst an die Mittelausgänge, der Schieberegister 24- bzw." 29 gelegt und damit die unmittelbar über dem gestörten Bildpunkt bzw. unter dem gestörten Bildpunkt liegenden Bildpunkte ¹V der vorhergehenden und der auf die aktuelle Zeile folgenden Zeile zur Mittelwertbildung herangezogen. Wird abermals festgestellt, daß sich auf diese V/eise kein brauchbarer Mittelwert bilden läßt, so können die diagonal benachbarten Bildpunkte 3- und 5+ bzw. 5- und 3+ (siehe Fig. 1) zur Mittelwertbildung herangezogen werden. Mit anderen Worten wird der Mittelxvert aus den Werten der diagonal benachbarten Bildpunkte gebildet.

Ist auch diener Versuch einer Mittelwertbildung erfolglos, so erhält der Multiplexer 33 vom Lesespeicher 5^- über dessen Ausgang E einen Umschaltbefehl, worauf ein mittlerer Grauwert vom zweiten

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Hl. -Nr.

Eingang des Multiplexers auf den Videoausgang gegeben wird.

Ein wesentlicher Unterschied und auch Vorzug zu den bisher bekannten Schaltungen zur Fehlüberdeckung in digitalen Fernsehsignalen der beschriebenen Erfindung besteht darin, daß auch die Signale der ungestörten Bildpunkte, die Schaltungsanordnung durchlaufen, daß also alle in gleicher Weise behandelt werden und damit sogenannte Timing-Problerne vermieden werden.

Ein weiterer Vorzug besteht darin, daß durch einfache Programmänderung des Lesespeichers 5¹V die Mittelwertbildung im Pail des Vorliegens gestörter Bildpunkto bezüglich dor Richtung ungestörter benachbarter Bildpunkte eine andere Priorität erfahren kann. Sie ist es z.B. auch möglich, zunächst vertikal, dann diagonal und dann horizontal zum gestörten Bild angeordnete ungestörte Bildpunkte zur Mittelwertbildung heranzuziehen.

Claims

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10.4.1981 FE/PLI/Klm/Vt

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Farbvideosignal, bei welchem anstelle des Wertes eines gestörten Bildpunktes ein von benachbarten Bildpunkten abgeleiteter Wert tritt, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Komponente eines getrennt codierten digitalen Farbvideosignals im ungestörten Betrieb von dem Wert des ungestörten Bildpunktes und im Störungsfall von zwei Werten in der Umgebung des gestörten Bildpunktes angeordneten · Bildpunkten ein arithmetischer Mittelwert gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Mittelwertbildung im Störungsfall in der Umgebung des gestörten Bildpunktes angeordneten Bildpunkten bezüglich ihrer geometrischen Anordnung im Fernsehbild bestimmte Prioritäten zugeordnet werden.

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J. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch

eine Reihenschaltung einer ersten und zweiten Zeilenverzögerungseinrichtung (22, 23), welcher eine Komponente des digitalen Farbvideosignals zugeführt ist,

eine erste, zweite und dritte Schieberegisteranordnung (24, 26, 29) zur bildpunktweisen Verzögerung, welche eingangsseitig mit dem. Eingang und dem Ausgang der ersten Zeilenverzögerungseinrichtung (22) sowie mit dem Ausgang der zweiten Zeilenverzögerungseinrichtung(23) verbunden sind,

eine von einer' Steuereinheit (41 - 54) gesteuerten Multiplexereinrichtung (25, 27, 28, 30), deren Eingänge an Ausgängen der ersten, zweiten und dritten Schieberegisteranordnung (24, 26, 29) angeschlossen sind,

eine digitale Addierstufe (3I)₁ deren Eingänge mit Ausgängen der gesteuerten MutIiplexereinrichtung (25, 27, 28, 30) verbunden sind, und

einen Dividierer (32) mit dem Divisor 2, dessen Eingang am Ausgang der Addierstufe (31) liegt und an dessen Ausgang das von Fehlern verdeckte Videosignal abnehmbar ist.

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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiebereginteranordnung (24, 26, 29) aus einem n-stufigen Schieberegister besteht, daß an einem Ausgang der n/2-Stufe des zweiten Schieberegisters (26) ein um eine Zeilenperiode verzögertes Videosignal über Kontaktstrecken eines ersten und zweiten Multiplexers (25, 30) sowie über Kontaktstrecken eines dritten und vierten Multiplexers (27, 28) an den Eingängen des Addierers liegt, daß Ausgänge symmetrisch um den Ausgang der n/2-Stufe des ersten Schieberegisters (24) und des dritten Schieberegisters (29) mit Eingängen des ersten und zweiten Multiplexers (25, 30) verbunden sind, daß ein erster Teil von Ausgängen des zweiten Schieberegisters (26) und der Ausgang des ersten Multiplexers (25) an Eingängen des dritten Multiplexers (27) liegen und daß ein zweiter Teil von Ausgängen des zweiten Schieberegisters (26) und der Ausgang des zweiten Multiplexers (30) an Eingängen des vierten Multiplexers (28) liegen.

5» Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder. 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgangsleitung des digitalen Videosignals ein gesteuerter fünfter Multiplexer (33) zwischengeschaltet ist, welchem ein digitales Videosignal vorgegebener Wertigkeit zugeführt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3> gekennzeichnet durah eine Steuereinheit mit drei logischen Gattern (41, 42, 43) zum Ermitteln ge-

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störter Bildpunkte im unverzögerten, im um. eine Zeilenperiode und im um zwei Zeilenperioden verzögerten Videosignal, drei" Seriell/Parallel-Wandlern (51, 52, 53), deren Eingänge mit Ausgängen der Gatter verbunden sind, und einem Lesespeicher (5^)₅ dessen Adresseingänge an den Ausgängen der Seriell/Parallel-Wandler angeschlossen sind und dessen Ausgänge mit den Steuereingängen der Multiplexer verbunden sind.