DE3217681C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3217681C2 DE3217681C2 DE3217681A DE3217681A DE3217681C2 DE 3217681 C2 DE3217681 C2 DE 3217681C2 DE 3217681 A DE3217681 A DE 3217681A DE 3217681 A DE3217681 A DE 3217681A DE 3217681 C2 DE3217681 C2 DE 3217681C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- signals
- samples
- value
- register
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/01—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
- H04N7/0135—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level involving interpolation processes
Description
Die Erfindung geht aus von einem Transcoder gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Es wurden verschiedene Eigenschaften eines Weltstandards für
kompatibles digitales Fernsehen untersucht. Verschiedentlich
wurde vorgeschlagen, daß während der Gesamtdauer einer Horizontalzeile
die gleiche Anzahl von Abtastungen sowohl beim
525-Zeilen-60-Hz-System (NTSC) als auch beim 625-Zeilen-50-
Hz-System (PAL/SECAM) herrschen sollte oder möglicherweise
die gleiche Zahl von Abtastungen während des aktiven Teils
einer jeden Zeile. Für einen solchen Weltstandard ist auch
zu bedenken, daß die Abtastfrequenz für Systeme mit begrenzter
Bandbreite geeignet sein muß und dennoch angemessene
Auflösung vorhanden ist, und ob der Standard ein zusammengesetztes
Helligkeits-Farbsystem sein soll, was den Komponentensystemen
wie RGB oder YIQ entgegensteht.
Es ist auch anzustreben, einen digitalen Fernsehstandard
zu haben, der hierarchisch ist. Ein hierarchisches System
ist ein solches, bei dem verschiedene Grade oder Ebenen
von Details oder Service einfach übertragen werden
können, z. B. durch Filtern oder Weglassen von Abtastpunkten.
Somit kann ein digitales System die Erzeugung von Signalen
mit sehr hoher Abtastrate ermöglichen, was eine Auflösung
ergibt, die für kinoartigen Einsatz geeignet ist.
Eine derartige Auflösung könnten 2000 Linien pro Raster in
vertikaler Richtung und 2000 Fernsehzeilen horizontal sein.
Fernsehstudios könnten aus Schnittgründen wünschen, eine
Auflösung zu verwenden, die höher als die Standard-Fernsehauflösung
ist, könnten jedoch den Wunsch haben, Einrichtungen
zu verwenden, die weniger kosten als diejenigen, die
mit Datengeschwindigkeiten arbeiten, welche einem 2000-Linienraster
entsprechen. Somit könnte ein Fernsehstudio Einrichtungen
verwenden, die die zweite Ebene der Hierarchie
verwenden, die eine 1000-Linien-Auflösung ist. Wenn eine
ursprünglich mit einer 2000-Linien-Auflösung hergestellte
Bandaufzeichnung in einem Fernsehstudio zur Verfügung steht,
wird durch Filtern und Weglassen jedes zweiten Abtastpunktes
in jeder Zeile die Auflösung auf die 1000-Linien-Ebene herabgesetzt.
Die nächste Ebene in der Hierarchie kann die
500-Linien-Auflösung sein, die in einer Fernseh-Sendeanstalt
verwendet werden kann, um analoge Videosignale für das Ausstrahlen
der Sendung zu erzeugen. Ein von einem Fernsehstudio
herausgegebenes Band könnte von der Fernseh-Sendeanstalt
in einer Einrichtung verwendet werden, die mit einer 500-
Linien-Auflösung arbeitet, wobei jedes zweite Abtastsignal
weggelassen wird. Ein Fernsehsender könnte auch ein Band
mit 2000-Linien-Auflösung verwenden, indem jeweils drei von
vier aufeinanderfolgenden Abtastsignalen fallengelassen werden.
Die nächste Stufe in der Hierarchie könnte bei elektronischen
Nachrichtenkameras mit einer 250-Linien-Auflösung
eingesetzt werden, während die wiederum nächstniedrigere
Stufe der Auflösung für Überwachungszwecke Anwendung finden
kann.
Es wird allgemein erwartet, daß in den Vereinigten Staaten
und in anderen Ländern, die die NTSC-Standards verwenden,
diese Einrichtung allgemein für die Verarbeitung von Fernsehsignalen
in einer zusammengesetzten Form zur Verfügung
steht. Es ist bei einer solchen Einrichtung äußerst vorteilhaft,
wenn die Abtastfrequenz ein ganzes Vielfaches wie das
Drei- oder Vierfache der Farbhilfsträgerfrequenz (3 × SC,
4 × SC) ist. Es scheint sich abzuzeichnen, daß der Weltstandard
für digitales Fernsehen, wenn er schließlich angenommen
oder eingeführt wird, nicht auf einer Abtastfrequenz
beruht, die fest an einen Farbhilfsträger gekoppelt ist. Es
ist jedoch sehr wünschenswert, wenn ein Hilfsträger gekoppeltes
abgetastetes zusammengesetztes Videosignal leicht codiert
werden kann, so daß es dann die Eigenschaften des
Standard hat, wenn dieser Standard eingeführt wird. Mit hoher
Wahrscheinlichkeit wird dieses Transcodieren eine Interpolation
der Werte der Abtastungen beim Weltstandard aus
den Werten der nächstliegenden Abtastungen des zusammengesetzten
NTSC-Fernsehens erfordern. Wenn die Taktfrequenz identisch
wäre, würden natürlich auch die Abtastwerte identisch
sein, so daß keine Interpolation notwendig würde. Exakte
Interpolation ist komplex und umständlich und erfordert Multiplikationen
und Additionen für jeden interpolierten Abtastvorgang.
Multiplizierer speziell arbeiten aber langsam,
und damit ein Arbeitsablauf mit hohen Video-Datengeschwindigkeiten
erreicht werden kann, ist zu erwarten, daß
solche Multiplizierer teuer sind. Es wäre äußerst wünschenswert,
ein Weltfernsehstandard für digitales Fernsehen zu
haben, das zwischen dem 625/50- und 525/60-Standard bezüglich
seiner Abtastfrequenz kompatibel ist, das hierarchisch
ist und das außerdem ohne Einsatz von Multiplizierern leicht
aus dem zusammengesetzten NTSC-Videosignal, das mit einem
Vielfachen der Hilfsträgerfolge abgetastet ist, transcodiert
werden kann.
Die ursprüngliche NTSC-Standard-Horizontalzeilenfrequenz
für Schwarz/Weiß-Fernsehen war 15.750 Hz. Mit der Einführung
von Farbsystemen wurde die Zeilenfolge so geändert,
daß sie mit der Tonträgerfrequenz von 4,5 Hz in Beziehung
stand. Die genaue Horizontalzeilenfrequenz ist
1/286 × 4,5 MHz, was die CCIR auf 15.734,264 ± 0,0003% Hz
standardisiert hat. Neuerdings hat das FCC die Farbträgerfrequenz
in MHz als 315/88 Quotient definiert,
und die Zeilenfolge ist 2/455 mal die Farbträgerfrequenz,
was etwa 15.734,266 ergibt. Im 625/50-Standard beträgt
die Horizontalzeilenfrequenz 15.625 Hz.
Es ist bekannt, daß eine übliche Taktfrequenz von genau
13,5 MHz exakt 864 Abtastungen je Horizontalzeile 625/50-
System ergibt, und daß im 525/60-System dadurch genau 858
Abtastwerte pro Zeile entstehen. Die Abtastfrequenz von 13,5 MHz
(und andere Abtastfrequenzen, die damit durch Vielfache
von 2,25 MHz in Verbindung stehen) ergeben ganzzahlige
Abtastungen je Zeile in beiden Systemen.
Die Dauer der Horizontalzeile ist im 625/50-System 64,00 µs
und im 525/60-System etwa 63,56 µs. In den CCIR-Standards
für das 625/50-System ist eine aktive Zeilendauer von etwa
52 µs vorgesehen, was einer Austast- oder Rücksprungdauer
von 12 µs entspricht. Die Austastdauer beim derzeitigen
NTSC-Farbstandard ist 10,9 ± 0,2 µs, doch sind Vorschläge
gemacht worden, diesen Standard zu ändern. Die Austastdauer
im NTSC-Standard ist also nicht eindeutig definiert. Wenn
man einmal annimmt, daß die aktive Zeilendauer im 525/60-
System ebenfalls 52 µs ist, schafft eine 13,5 MHz-Abtastfrequenz
702 Abtastungen im aktiven Abschnitt einer jeden
Zeile. Die Zahl von Abtastungen, die während des Austastabschnittes
auftritt, unterscheidet sich jedoch durch 162
im 625/50-System gegenüber 156 im 525/60-System.
Eine Transcodiereinrichtung transcodiert Signale, die mit
einer ersten Frequenz abgetastet sind, in zweite Signale,
die mit dem Takt einer zweiten Frequenz auftreten. Die erste
und die zweite Frequenz werden so gewählt, daß ihr Quotient
das Verhältnis von ganzen Zahlen ist. Dies ergibt dann sich
periodisch wiederholende Blöcke von Abtastungen, wobei die
Abtastungen eingangsseitig ganzzahlig und die neuen Abtastungen
ausgangsseitig ebenfalls ganzzahlig sind. Ein Transcodierer
verwendet Verzögerungselemente, um nacheinander verzögerte
Abtastungen des Eingangssignals zu bilden. Subtraktionseinrichtungen
bilden Differenzsignale, die die Amplitudendifferenz
zwischen aufeinanderfolgenden verzögerten
Abtastungen darstellen. Mit den Subtraktionseinrichtungen
gekoppelte Multiplizierer multiplizieren die Differenzsignale
mit einem sich geradlinig ändernden Multiplikanden,
wodurch gewichtete Differenzsignale gebildet werden. Die
fortlaufend sich ändernde Variable ist auf die wirkliche
Position des neuen Abtastwertes bezogen, der innerhalb eines
transcodierten Blocks von Abtastwerten entsteht. Die gewichteten
Differenzsignale werden in einem Addierer summiert,
wodurch die neuen Abtastwerte gebildet werden.
Aus der DE-OS 28 37 120 ist es an sich bekannt, digitalisierte
Fernsehsignale unter Einsatz von Verzögerungseinrichtungen
zwischen Abtastformaten zu transcodieren, deren Abtastfrequenzen
in ganzzahligem Verhältnis zueinander stehen. Hierbei werden
jedoch Verzögerungseinrichtungen benötigt, die über eine volle
Zeilenlänge verzögern und dementsprechend aufwendig sind.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Transcodierung von Fernsehsignalen unter Verwendung
von Verzögerungseinrichtungen kürzerer Verzögerungszeit
zu ermöglichen.
Da bei der Erfindung die Abtastwerte in Blöcke unterteilt werden
und der die laufende Variable erzeugende Generator einen
die Dauer dieser Blöcke abzählenden Zähler enthält, brauchen
die Verzögerungseinrichtungen nur über wenige Abtastwerte anstatt
über eine ganze Zeile zu verzögern und verringern damit
den erforderlichen Aufwand.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das
Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Frequenz so
ausgewählt, daß es das Verhältnis aus einer ganzen Zahl M
und einer Potenz von Zwei (2 r ) ist, was zu Abtastsignalblöcken
führt, in denen die Zahl der neuen Abtastsignale 2 r ist, was
zur Folge hat, daß die Multiplizierer solche der Shift-and-
Add-Type sein können.
Die Zeichnung zeigt im einzelnen:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Fernsehsystems
mit einem digitalen Abschnitt gemäß einem
Aspekt der Erfindung;
Fig. 2 Zeitsteuersignale, die für das Verständnis
gewisser Gesichtspunkte der Anordnung
der Fig. 1 nützlich sind;
Fig. 3 ein zum Verständnis der relativen Abtastzeitpunkte
nützliches Zeitdiagramm
bei der Transcodierung von zusammengesetzten
NTSC-Farbfernsehsignalen in
Signale gemäß den Standards der Anordnung
nach Fig. 1;
Fig. 4 eine generalisierte Kurve, die das Verständnis
für die Fehler erleichtert, die
beim Transcodieren durch Interpolation
von Werten des ursprünglichen Abtastsignals
an den neuen Abtastpunkten auftreten;
Fig. 5 ein Funktions-Blockschaltbild einer Ausführungsform
der Erfindung einschließlich
Transcodierung;
Fig. 6 ein Zeitdiagramm, das das Verständnis
für die relativen Abtastzeitpunkte
fördert, wenn PAL-Signale in Signale gemäß
den Standards der Anordnung aus Fig. 1
transcodiert werden;
Fig. 7 eine Auflistung von Interpolations-
Wichtungs-Faktoren für die PAL-Transcodierung;
Fig. 8, 9 und 10 verallgemeinerte Kurvenformen, die das
Verständnis der beim Transcodieren durch
Interpolation in einer allgemeinen Weise
auftretenden Fehler erleichtern;
Fig. 11 das Blockschaltbild eines verallgemeinerten
Interpolators ähnlich der Interpolation
aus Fig. 5;
Fig. 12 ein mehr ins Einzelne gehende Blockschaltbild
eines verallgemeinerten Interpolators
für eine verbesserte Interpolation der
Signale bei der PAL-13,5-MHz-Transcodierung;
Fig. 13 das Blockdiagramm einer Digitalanordnung,
mit der ein Eingangssignal x durch eine
Zahl der Form 2 r geteilt und dieses Ergebnis
mit einer sich laufend ändernden
Variablen p multipliziert wird;
Fig. 14 das Blockschaltbild eines verallgemeinerten
Interpolators entsprechend einem Aspekt
der Erfindung;
Fig. 15 die Auflistung einer Umsetzung n nach n′
für eine bestimmte Transcodierung; und
Fig. 16 das Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform
eines Umsetzers von n nach n′.
Fig. 1 stellt eine Anordnung gemäß der Erfindung dar. Von
einer (nicht dargestellten) Signalquelle wie etwa einer
Fernsehkamera kommen Analog-Signale Rot (R), Grün (G) und
Blau (B) zusammen mit Horizontal-Synchronisier-Signalen (H)
an. Das H-Signal wird dem Vorbereitungseingang eines Zählers
150 zugeführt, während die Signale R, G und B über ihre
besonderen Leitungen einem entsprechenden "Anti-Alias"-Vor-
Filter 10 zugeleitet werden, in dem die Bandbreite begrenzt
wird, um das Auftreten von Fehlern (aliases) im
Ausgangssignal zu vermeiden. Die bandbreitenbegrenzten Signale
R, G und B werden einem Analog/Digital-Wandler (ADC)
12 zugeführt, innerhalb dessen die gesonderten Signale R,
G und B mit einer 13,5 MHz-Folge abgetastet und quantisiert
werden, wozu von einem Taktgenerator 14 zur Steuerung ein
Taktsignal zugeführt wird. ADC 12 kann an seinen Ausgangsklemmen
die Signale R, G und B in Form vieler paralleler
Kanäle für jedes Signal oder eines einzigen Serienkanals
für jedes Signal abgeben. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
werden für jedes Signal 8 Parallelleitungen verwendet.
Die Signale werden vom ADC 12 einem Gate 16 zugeführt, das
durch ein Flipflop 18 vorbereitet werden kann, damit Abtastsignale
passieren können, oder das den Durchgang von
Abtastsignalen für die anschließende digitale Signalverarbeitung,
die als Block 20 dargestellt ist, verhindern kann.
Die Digitalsignalverarbeitung 20 ist nicht Teil der Erfindung,
sollte aber zweckmäßigerweise in digitaler Art und
Weise arbeiten. Diese digitale Signalverarbeitung könnte
eine Bandaufzeichnung, einen Bandschnitt, eine Farbsteuerung
oder -mischung oder sonstige spezielle Aufgaben durchführen.
Die digitale Signalverarbeitungseinrichtung könnte auch
einfach ein Übertragungskanal sein, über den die Digitalsignale
einem entfernten Ort zugeleitet werden. Nach der Digitalsignalverarbeitung
müssen die Signale nicht weiter in
digitaler Form vorliegen, weshalb sie einem Digital/Analog-
Wandler (DAC) 22 zugeleitet werden, wo quasi-analoge
Abtastsignale erzeugt werden. Die dadurch hervorgebrachten
Quasi-Analog-Signale werden einem Ausgleichsfilter 24 eingegeben,
das filtert oder glättet, um ein geeignetes Analog-
Video-Signal zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird Gate 16 vorbereitet,
um den aktiven Leitungsweg festzulegen, und so gesteuert,
daß genau 704 Abtastsignale während jeder Leitungswegaktivierung
durch die Digitalsignalverarbeitung 20 hindurchgehen.
Die dafür erforderliche Zeitsteuerung wird vom Flipflop
18, einem Zähler 150 und einem Zähler 704 hergeleitet. H-Synchronisiersignale
204, die den Anfang einer jeden Horizontalzeile
definieren, werden dem Vorbereitungseingang des Zählers
150 zugeführt, dessen zweiten Eingang die 13,5 MHz-
Taktsignale vom Generator 14 eingegeben werden. Der Zähler
150 zählt 150 Takt- oder Abtastimpulse und gibt am Ende dieses
Zeitintervalls einen Ausgangsimpuls ab, der dem Rücksetzeingang
des Zählers 150, dem Vorbereitungseingang des
Zählers 704 und dem Setzeingang des Flipflop 18 zugeleitet
wird, wodurch der Q-Ausgang des FF 18 nach H geht und das
Gate 16 vorbereitet, wodurch dieses mit dem Durchlaß der Abtastsignale
beginnt. Zähler 704 beginnt synchron mit den das
Gate 16 passierenden Abtastsignalen zu zählen, und wenn genau
704 Abtastsignale gezählt worden sind, gibt Zähler 704
ein Ausgangssignal ab, wodurch dieser Zähler rückgesetzt
wird; das Ausgangssignal kommt außerdem auf den Rücksetzeingang
des FF 18 und setzt dadurch den Q-Ausgang auf L,
wodurch das Gate 16 gesperrt wird und keine weiteren Abtastsignale
mehr durchgelassen werden, so daß dadurch das
Ende eines Aktiv-Intervalls bestimmt ist.
Die Arbeitsweise der Zeitsteueranordnung der Fig. 1 und
die Unterschiede zwischen 525/60- und 625/50-Arbeitsweise
sind deutlicher aus der Fig. 2 zu ersehen. In Fig. 2a
sind die Taktabtastsignale 202 ohne Zeitmaßstab dargestellt.
In Fig. 2b sind die Horizontalsynchronisierimpulse 204 gezeigt,
die mit einer Nennfrequenz von 15.734,266 auftreten.
Mit dem Zeitpunkt t0, der dem Anfang der Horizontalzeile
entspricht, zählt Zähler 150 bis zum Zeitpunkt t150,
wie in Fig. 2c gezeigt, der im Zeitpunkt t150 einen Ausgangsimpuls
abgibt, durch den der Durchlaß von Abtastwerten
durch das Gate 16 beginnt und durch den der Zähler 704 vorbereitet
wird, der bis zum Zeitpunkt t854 zählt, wie in
Fig. 2d dargestellt. Fig. 2e zeigt die verbleibende Zeit
bis zum nächstfolgenden Horizontalsynchronisiersignal, das
im Zeitpunkt t858 einsetzt. Der zweite Teil des Austastintervalls,
das durch die in Fig. 2e dargestellte Dauer bestimmt
ist, nimmt 4 Abtastsignale ein. Fig. 2f zeigt, daß
die Horizontalsynchronisiersignale mit einer Nominalfrequenz
von 15.625 Hz auftreten. Die Dauer des Zählvorgangs
des Zählers 150 ist in Fig. 2g, die Dauer des Zählvorgangs
des Zählers 704 in Fig. 2h gezeigt, welch letztere wie im
ersten Fall im Zeitpunkt t854 beendet ist. Das Austastintervall
ist jedoch nun länger und erstreckt sich vom Zeitpunkt
t854 bis zum Zeitpunkt t864, wo das nächste Horizontalsynchronisiersignal
auftritt und ein neuer Zyklus beginnt.
Da das aktive Intervall in dem beschriebenen System durch
704 Abtastsignale definiert ist, ist der Rest des Intervalls
definitionsgemäß Austastung. Die 150 Zählvorgänge
des Zählers 150 bestimmen im wesentlichen das gesamte Austastintervall,
das auftreten würde, wenn das Eingangssignal
in das System von einer 525/60-Quelle kommt. Für eine solche
Quelle ist der Abschnitt des Austastintervalls, das
durch den 150-Zähler bestimmt wird, größer als der Abschnitt
des Austastintervalls, der nach dem Zeitpunkt t854 auftritt,
in welchem der Zähler 704 und das Flipflop 18 rückgesetzt
werden, bis zum Zeitpunkt t0 des nächstfolgenden
Horizontalsynchronisierimpulses. Somit tritt der erste Abschnitt
des Austastintervalls nach jedem H-Synchronisierimpuls
auf und wird durch Zähler 150 bestimmt. Der zweite
Teil des Austastintervalls beginnt im Anschluß an die aktive
Zeile und dauert, bis der nächstfolgende H-Synchronisierimpuls
auftritt. Somit ändert sich die Dauer des zweiten
Abschnitts des Austastintervalls, der in jeder Zeile auftritt,
abhängig von der Dauer einer Horizontalzeile, die
vom Quellenstandard bestimmt wird.
Die Bedeutung der Zahl 704 ergibt sich aus der Tatsache,
daß 704 eine größere Zahl von Potenzen der Zahl 2 enthält
(704 = 2⁶ × 11), so daß sie 6 Hierarchieebenen bestimmen
kann. Außerdem ermöglicht die Zahl von 704 Abtastsignalen
pro Zeile, daß genau das Austastintervall des 625/50-Systems
erhalten wird und das erhaltene Austastintervall
äußerst nah an den Grenzen des NTSC-Austastintervalls
liegt.
Die Anordnung der Fig. 1 stellt ein Digitalsignalverarbeitungssystem
gemäß der Erfindung dar, bei dem die Synchronisierung
der Quelle entweder dem 625/50- oder dem 525/60-
Standard entsprechen kann und bei dem das Eingangssignal
analog vorliegt. In vielen Fällen kann es jedoch wünschenswert
sein, von einem anderen Digitalsystem in die in Verbindung
mit der Anordnung der Fig. 1 beschriebenen Standards
zu transcodieren. So wurde bereits erwähnt, daß es z. B.
in den USA und möglicherweise auch in anderen Ländern wünschenswert
ist, ein Digitalvideosystem zu haben, bei dem
die Standard-Taktfrequenz auf einem Vielfachen der Hilfsträgerfrequenz
basiert, etwa 4 × SC. Es wird noch beschrieben,
daß die Zahl 704 auch dafür vorteilhaft ist, da sie auf einfache
Weise die Transcodierung zwischen einem derartigen
zusammengesetzten NTSC-Digital-Standard und dem in Verbindung
mit Fig. 1 beschriebenen Weltstandard zuläßt.
Bei einem zusammengesetzten NTSC-Fernsehsignal, das mit
4 × SC abgetastet ist, erscheinen während jeder vollständigen
Horizontalzeile 810 Abtastungen. Davon treten 754
Abtastungen während des aktiven Teils auf, die restlichen
156 während des Abtastintervalls. Um eine Transcodierung
gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung durchzuführen,
werden 748 Abtastungen pro aktivem Abschnitt einer jeden
Zeile benötigt. Die Zahl 748 ist gewählt, weil sie den
Teiler 44 (748 = 17 × 44) mit der Zahl von Abtastungen im
Weltstandard (704 = 16 × 44) gemeinsam hat. Das bedeutet,
daß jede Horizontalzeile in den beiden Systemen in 44 Transcodierblöcke
aufgeteilt werden kann, wobei ein Block in
einem Fall 17 Abtastsignale, im anderen 16 enthält. Fig. 3
hilft, dieses Schema zu verdeutlichen. An der waagrechten
Achse in Fig. 3 ist die Zeit aufgetragen. Die Länge der
Zeile in Fig. 3b beträgt 16 Einheiten, wobei jede Markierung
den Zeitpunkt einer Abtastung darstellt. Die 16 Abtastungen
in einem Block der Fig. 3b entsprechen einem der
44 gleichen Blöcke, die während des aktiven Teils einer
Horizontalzeile im Digitalweltstandard nacheinander auftreten.
Der Block von Abtastungen in der Fig. 3a nimmt praktisch
dieselbe Dauer in Anspruch wie der Block der Fig. 3b.
Der Block von Abtastungen in der Fig. 3a enthält jedoch
statt der 16 nun 17 Abtastungen. Dennoch versteht es sich,
daß 44 Blöcke von Abtastungen, wie sie in der Fig. 3a gezeigt
sind, innerhalb derselben Zeit der 44 Blöcke gemäß
Fig. 3b auftreten. Durch Auswahl der Gesamtzahl der Abtastungen
derart, daß sie in relativ kleine Blöcke unterteilt
werden können, kann die Größe der Signalverarbeitung, die
beim Transcodieren nötig ist, erheblich reduziert werden.
Unter der Annahme, daß Digitalsignale zur Verfügung stehen,
die mit einer Folge gemäß Fig. 3a auftreten, ist es verständlich,
daß Interpolation erforderlich ist, um ein Signal
gemäß dem Taktsystem der Fig. 3b zu erhalten. So liegt
beispielsweise das siebte Abtastsignal in Fig. 3b praktisch
in der Mitte zwischen dem siebten und dem achten Abtastsignal
in Fig. 3a. Folglich kann der Wert des siebten Signals
in 3b etwa gleich dem Mittelwert aus den Werten der
Signale 7 und 8 der ankommenden Signale sein, die eine
Taktfolge gemäß 3a haben. Das zweite Signal (Abtastung
Nr. Eins) in Fig. 3b liegt sehr nahe am zweiten Abtastsignal
(Abtastung Nr. Eins) in Fig. 3a, so daß angenommen werden
kann, daß sein Wert gleich dem Signalwert des Abtastsignals
1 in Fig. 3 plus 1/16 der Differenz zwischen den
Werten der Abtastpunkte 1 und 2. Allgemein gesagt ist der
Wert g′ n des n-ten, linear interpolierten Ausgangsabtastsignals
bestimmt durch
wobei n die Werte von 0-16 annehmen kann und die Abtastsignalzahl
der neu erzeugten Abtastsignale ist. Bei der erfindungsgemäßen
Transcodierung wird die Tatsache genutzt,
daß der Faktor 17/16 ein Verhältnis aus kleinen ganzen Zahlen
und der Nenner des Verhältnisses eine Potenz von 2 ist.
Bei der Kurve f(t) der Fig. 4 sei angenommen, daß f n die
Folge der Abtastsignalwerte mit einer Frequenz von 4 × SC
ist, was die Frequenz F₁ ist. Die geraden Linien, die aufeinanderfolgende
Abtastwertsignale miteinander verbinden,
stellen eine lineare Annäherung an die analoge Kurvenform
f(t) dar, und die mit g′ n markierten Abtastsignalwerte
bilden die interpolierten Werte bei einer Taktfrequenz
von 13,5 MHz (F₂). Der Operationsvorgang gemäß Fig. 1 besteht
aus zwei Additionen und einer Multiplikation. Einer
der Faktoren in der Multiplikation ist der Bruch n/16,
wobei n eine kleine ganze Zahl ist. Wenngleich die elektronische
Multiplikation binärer Zahlen ein komplexer und
zeitaufwendiger Vorgang ist, läßt sich das Teilen durch
zwei sehr einfach durch Verschieben des Inhalts eines
Schieberegisters um eine Stelle erreichen. Jede Binärzahl,
z. B. 234₁₀ = 11101010₂ kann sehr einfach dadurch
durch zwei geteilt werden, daß links der höchsten Stelle
eine Null vorgesetzt und die niedrigste Stelle weggelassen
wird. Als Ergebnis erhält man 01110101₂, was die Hälfte der
vorherigen Zahl ist, wobei aus der anfänglich achtstelligen
Binärzahl eine siebenstellige geworden ist. Die Multiplikation
eines Abtastsignalwertes mit einem Faktor von beispielsweise
7/16 läßt sich durch 4maliges Teilen des anfänglichen
Abtastsignalwertes S durch die Zahl 2 durchführen,
wobei nacheinander 8/16 S, 4/16 S, 2/16 S und 1/16 S des
Ausgangsabtastsignalwertes erhalten werden. Es wird dann
das 7/16fache des Wertes dadurch erhalten, daß die zu
4/16 S, 2/16 S und 1/16 S erhaltenen Werte nacheinander
addiert werden. So kann jede Zahl in digitaler Form mit dem
Faktor n/16 durch vier aufeinanderfolgende Verschiebungen
und bis zu drei nacheinander durchgeführte Additionen multipliziert
werden. Diese Technik kann auf jeden Multiplikator
n/2 r für jede ganze Zahl r verallgemeinert werden.
Die lineare Annäherung bei der vorher beschriebenen Technik
kann im Interpolationsvorgang zu Fehlern führen. Der Fehler
in Fig. 4 entspricht der Differenz zwischen dem Wert der
Kurve f(t) im Zeitpunkt n des Abtastpunktes g′ n und dem Punkt
auf der Geraden 410 zwischen f n+1 und f n . Dieser Fehler kann
klein sein, speziell wenn das interpolierte Ergebnis auf
dieselbe Ebenenzahl wie die Eingangskurve quantisiert wird.
Die Fehler werden besonders groß an Stellen maximaler Krümmung
der Eingangskurve und liegen richtungsmäßig stets zur
Innenseite der Krümmung hin. Solche Fehler treten nicht
auf in Bereichen des Bildes mit konstantem Pegel oder in
sich linear ändernden Bereichen, sondern nur in der Umgebung
von Änderungen (abwärts oder aufwärts gekrümmt). Diese
Interpolationsfehler treten nur in Zonen mit genauer
Bestimmung oder an sprunghaften Übergängen auf. Die Fehler
wirken sich so aus, daß die Krümmung herabgesetzt oder die
Bildkanten sanfter gemacht werden.
Der Interpolationsfehler, der durch die Krümmungen in der
analogen Annäherung f(t), von der die Ausgangsabtastimpulswerte
f n genommen wurden, herrührt, kann erheblich durch
Verwendung einer Information vermindert werden, die von
mehreren der Umgebungspunkte entnommen wird, indem nämlich
drei oder vier Abtastpunkte statt zwei zur Interpolation
herangezogen werden. Dies geschieht so, daß die Verlängerungen
412 und 414 der Näherungsgeraden zwischen den beiden
Abtastsignalpunkten f n-1 und f n und zwischen f n+1 und
f n+2 genommen werden. Bezieht man ein, daß der Zeitpunkt
des Auftretens n der neuen Abtastsignalwerte g′ n mit der F₂-
Taktfrequenz sehr nah am Zeitpunkt des Abtastwertes f n zu
Beginn eines Blockes von Abtastwerten und sehr nah am Zeitpunkt
des Abtastwertes f n+1 gegen Ende des Blockes von Abtastwerten
sein kann, so wird deutlich, daß das Gewicht, das
den Näherungen g′′ n oder g′′′ n bei der Bestimmung des tatsächlichen
Wertes g′ n des neuen Abtastwertes im Zeitpunkt n zu geben
ist, von der Nähe des Zeitpunktes des Abtastwertes g n
zum Abtastwert f n bzw. f n+1 abhängt. Aus den Fig. 3 und
4 sollte deutlich werden, daß jeder neue Abtastsignalwert
g n innerhalb eines Blockes von Abtastwerten in einer Eins-
zu-Eins-Beziehung zu einem vorhandenen Abtastsignalwert
f n steht und folglich die Bezifferung der neuen Abtastwerte
g n , wie in Fig. 4 gezeigt, die Bezifferung der alten
oder Ausgangsabtastsignalwerte f n entspricht.
Der Wert von g′′ n gleicht dem bekannten Wert des Ausgangsabtastsignalwertes
f n plus einem kleinen Teil der Differenz
zwischen den Abtastsignalwerten f n und f n-1, weil
dieser kleine Zusatzwert gleich ist, ob er nun zwischen
n-1 und n oder zwischen n und n+1 liegt. Somit ist
In gleicher Weise kann der Wert g′′′ n auf der Verlängerung 414
dadurch bestimmt werden, daß zum bekannten Wert von f n+1
die Differenz der Abtastsignalwerte zwischen f n+1 und f n+2,
multipliziert mit Eins minus dem zusätzlichen Teil, der
zur Bestimmung von g′′ n verwendet wurde, bestimmt werden, so
daß man erhält:
Es versteht sich, daß, wenn der neue Abtastsignalwert g n
nahe am Zeitpunkt von f n liegt, der Wert g′′ n mit etwas Gewichtung
zu dem Wert, der für g′ n bestimmt wurde, addiert
werden kann, um eine Näherung herzustellen, wenn g n nahe
am Zeitpunkt für f n+1 liegt, dann kann der Wert von g′′′ n
addiert werden mit einer Gewichtung zum Wert von g′ n .
Eine gute Näherung für die neuen Abtastsignalwerte g n ist,
wenn g n näher an f n liegt (wenn n = 0, 1, 2, . . . ., 7)
und wenn g n näher an f n+1 liegt (wenn n = 9, 10, 11, . . ., 15)
Für n = 8 werden die Ergebnisse für g n aus den Gleichungen
(4) und (5) gemittelt, um zu erhalten:
Es sei bemerkt, daß die Gleichungen (4), (5) und (6) Summen
von Produkten sind, in denen die Produkte die Form
g haben. Folglich können die quadratischen oder parabolischen
Näherungen g n von der Funktion f(t) durch nacheinander
durchgeführte Teilungsvorgänge durch Zwei und
Summiervorgänge ausgeführt werden, wie dies auch bei der
linearen Interpolation der Fall war.
Wegen der konkaven Krümmung von f(t) unter einer geradlinigen
Tangente an f(t) im Punkt f n ist der interpolierte
Wert von g n zwischen g′ n und g′′ n nahe der Mitte des Intervalls
zwischen n und n+1 eher etwas größer als der tatsächliche
Wert von f(t), bevor die Abtastung zur Bildung der
Werte f n vorgenommen wurde. Die mit der beschriebenen quadratischen
Interpolationsmethode gemachten Fehler liegen
in einer Richtung, die Veränderungen überhöht, wodurch Übergänge
oder Kanten im Fernsehbild stärker hervortreten.
Fig. 5 stellt eine Anordnung für die Durchführung der
quadratischen Interpolation gemäß obiger Beschreibung dar.
Die Taktfrequenzen F₁ und F₂ werden von einem Taktgenerator
502 erzeugt und haben ein Verhältnis
was die gewünschte Möglichkeit ergibt, die Abtastsignalzeiten
in jeder Zeile in Interpolationsblocks oder Gruppen
mit zeitlich zusammenfallenden Abtastsignalen an jedem Ende
zu unterteilen. Ein analoges Farbfernsehsignalgemisch
f(t) wird einem Abtaster 504 zugeführt, der in wiederholter
Folge das ankommende Analogsignal abtastet und die
Abtastsignale während einer Dauer hält, die für einen A/D-
Wandler 506 ausreicht, die Abtastsignale in M bit pro Abtastsignal
zu quantisieren. Wie bekannt, können die M bit
gleichzeitig auf parallelen Leitungen oder nacheinander auf
einer einzigen Leitung auftreten. Jedes Abtastsignal von
M bit stellt einen Abtastsignalwert f n dar. Die verschiedenen
Abtastsignale f n (z. B. f n-1, f n , f n+1, f n+2) werden
nacheinander in einem Register 508 gespeichert, wo sie
zugänglich sind, so daß die verschiedenen Näherungen g′ n , g′′ n ,
g′′′ n und schließlich g n berechnet werden können.
Die Synchronisation der verschiedenen Rechenvorgänge mit
den Blocks von Abtastsignalen wird durch die Horizontalsynchronisiersignale
erreicht, die aus dem analogen Eingangssignal
f(t) von einer Trennschaltung 512 abgesondert werden.
Die abgesonderten Synchronisiersignale enthalten das
H-Synchronisiersignal, die Austastung, den rückgewonnenen
Farbträger und dergleichen. Die Synchronisiersignale
werden einem Synchronisierer zugeleitet, der durch einen
Block 526 angedeutet ist und ein Signal, das mit dem Farbträger
in Beziehung steht, an den Taktsignalgenerator
502 überträgt, um die Abtasttaktfrequenz F₁ und 4 × SC
zu koppeln. Der Synchronisationsblock 526 erhält außerdem
ein Signal, das den voll gezählten Zustand von N von einem
r-Stufenzähler 510 anzeigt, um den Zähler rückzusetzen. Der
Synchronisationsblock 526 verzögert überdies die Vorbereitung
des Zählers 510 bis zum Beginn des aktiven Teils einer
jeden Horizontalzeile. In der Anordnung der Fig. 5 ist angenommen
worden, daß die Abtastfolgen so gewählt sind, wie
sie an früherer Stelle in Verbindung mit dem Weltdigitalstandard
für das Erleichtern des Transcodierens durch Interpolation
von einer Abtastsignalfolge beschrieben wurden,
die auf 4 × SC bezogen ist, so daß die Zahl r in Gleichung
(7) bekannt ist und z. B. einen Wert wie r = 4 haben
kann, was wiederkehrende Interpolationsblöcke in einer Länge
von 16 neuen Abtastsignalen g n und 17 alten Abtastsignalen
f n bedeutet. Zähler 510 erhält von dem Synchronisierer 526
Signale, die den Anfang der Blöcke angeben, und zählt fortlaufend
F₁ Taktimpulse und erzeugt auf der Leitung 514 ein
paralleles Digitalsignal, das den laufenden Wert von n darstellt,
das im Beispiel im Bereich zwischen den Werten 0
und 15 liegen kann. Zähler 510 wird überdies wie erwähnt,
durch den Synchronisierer 526 nach jedem vollständigen Zyklus-
Zählvorgang von n = N auf 0 rückgestellt. Der laufende
Wert von n auf der Leitung 514 wird einer Nachschlagetabelle
516 eingegeben, die durch ein Signal auf der Leitung 514
adressiert wird. An jedem Speicherplatz ist Information gespeichert,
welche Abtastsignale nahe f n für die Berechnung
für den jeweiligen Wert von n benützt werden sollen. Diese
Information wird einem Rechner 518 eingegeben, in dem g′ n ,
g′′ n und g′′′ n berechnet werden je nach Bestimmung durch die
in der Tabelle 516 für die Werte von n gemäß den Gleichungen
(1), (2) und (3) gespeicherten Befehle. Diese Berechnungen
werden in der beschriebenen Weise durch aufeinanderfolgendes
Teilen durch 2 der verschiedenen Werte f n und
Summieren der Ergebnisse der verschiedenen Divisionen gemäß
den gespeicherten Befehlen ausgeführt.
Fehler durch Abrunden können dadurch klein gehalten werden,
daß bei der Durchführung der Verschiebungen für die Teilungen
durch Zwei und die Additionen in den Schieberegistern
diese (M+r) Stellen haben. Die Werte von g′ n , g′′ n und g′′′ n , die
in 518 berechnet worden sind, werden nacheinander in ein
Speicherregister 520 eingegeben und sind dann für eine weitere
Berechnungsschaltung 522 greifbar, wo der Wert von g n
entsprechend Befehlen aus dem Register 516 für den jeweiligen
Wert von n für die Ausführung der Gleichungen (4), (5) und
(6) berechnet wird. Nach der Berechnung von g n werden die
untersten Stellen fallengelassen, um ein M-bit-Ausgangssignal
zu bekommen, und g n wird in einen Pufferspeicher 524
eingeführt. Die interpolierten Signale werden mit der Frequenz
F₂ aus dem Pufferspeicher 524 abgegeben und stellen
das transcodierte Signal dar.
Der Fachmann entnimmt, daß das Komponentensystem eines
Weltstandards YIQ; Y, (B-Y), (R-Y) oder andere Komponenten
als die dargestellten Komponenten RGB verwenden kann. Auch
versteht es sich für ihn, daß die Dauer des Austastintervalls,
die durch Zähler 150 bestimmt ist, auf die gewünschte
Dauer und Position gegenüber dem Synchronisiersignal eingestellt
werden kann.
Die insoweit beschriebene Interpolationseinrichtung betrifft
das Transcodieren durch Interpolation von Signalen, die
durch ein Abtastfrequenzverhältnis F 1/F 2 = M/2 r zueinander
in Beziehung stehen, wobei M gleich (2 r ±1) ist, wodurch
die F 2-Abtastsignale fortschreitend über den Zeitabstand
zwischen aufeinanderfolgenden F 1-Signalen laufen, wie in
Fig. 3 über die Dauer eines Blockes von Abtastsignalen
dargestellt. Bei dem speziellen beschriebenen Beispiel
ist ein Frequenzverhältnis F 1/F 2 bestimmt durch das Verhältnis
von 4 × SC/13,5 MHz, was gleich dem Verhältnis
35/33 und angenähert dem Verhältnis 17/16 entspricht, so
daß es der Gleichung (7) für einen Wert von r = 4 entspricht.
Dies ermöglicht den Vorteil der Interpolation
durch aufeinanderfolgendes Verschieben und Addieren. Die
Vorteile der Interpolation durch Verschieben und Addieren
sind nicht auf den Fall beschränkt, daß sich der Zähler
vom Nenner durch die ganze Zahl Eins unterscheidet, sondern
sie treten bei allen positiven ganzen Zahlen M und r auf,
solange M und 2 r keinen gemeinsamen Teiler haben.
Die Transcodierung oder Umsetzung zwischen PAL-Signalen
mit 625 Zeilen pro Bild und 50 Hz Bildfolge und dem vorgeschlagenen
13,5 MHz-Weltstandard läßt sich durch Interpolation
nach diesem zusätzlichen Verfahren vornehmen und
kann einen verminderten Interpolationsfehler haben.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der interpolierte Wert für einen
neuen Abtastwert g n in der linken Hälfte für das Intervall
zwischen den Zeitpunkten n und n+1 auf folgende Weise bestimmt.
Zuerst treten die eintreffenden Abtastsignale f n
und f n+1 in den Zeitpunkten n bzw. n+1 auf. Als zweites
werden die Amplitudendifferenzen bestimmt: Zwischen f n-1
und f n sowie zwischen f n und f n+1. Als drittes werden die
Amplitudendifferenzen gemäß der relativen Zeitposition der
betrachteten Abtastsignale innerhalb des Abtastsignalblocks
gewichtet. Als viertes wird jede der gewichteten Differenzen
zum Wert von f n addiert, um ein Abtastsignal zu bilden, das
zwischen f n und f n+1 linear interpoliert ist, und ein weiteres
Abtastsignal, das vom Bereich zwischen f n-1 und f n
linear extrapoliert ist. Die linear interpolierten und
extrapolierten Abtastsignale werden dann weiter entsprechend
ihrer Nähe zu f n gewichtet und summiert zur Bildung
eines interpolierten Wertes. In der zweiten oder rechten
Hälfte des Intervalls zwischen n und n+1 wird ein entsprechendes
Schema mit den Punkten f n , f n+1 und f n+2 angewendet.
Somit verwendet das in Verbindung mit Fig. 4 beschriebene
Interpolationsschema drei Abtastwerte des ankommenden
Signals für die Bestimmung jedes interpolierten Abtastsignalwertes.
Es ist auch möglich, gleichzeitig von vier
Abtastpunkten der Ausgangsfunktion auszugehen, um für jede
positive ganze Zahl von M und r den Interpolationsvorgang
zu verbessern, wie beschrieben.
Ein verallgemeinertes Transcodierschema unter Verwendung
irgendwelcher positiver ganzer Zahlen M und r findet z. B.
Anwendung, wenn aus dem 625/50-PAL-System auf 13,5 Mz-
Abtastsignale gemäß dem vorgeschlagenen Weltstandard transcodiert
wird. Für diesen Transcodiervorgang werden die
PAL-Signale bei 4 × SC abgetastet, wodurch für jede vollständige
Horizontalzeile 1135,0064 Abtastsignale erhalten
werden. Es ist bekannt, daß diese Signale auf genau 1135
Abtastsignale pro Feld korrigiert werden können, was in
der Bildgeometrie nur einen Fehler von 0,16% Schrägstellung
ergibt.
Das Verhältnis von 1135 Abtastsignalen pro PAL-Zeile zu
864 Abtastsignalen für die Weltstandardzeile ist das Verhältnis
1135/864 = 1,3136574. Diese Zahl liegt sehr nahe
am Quotienten 21/16 = 1,3125. Folglich kann die aktive
Zeile von 704 Abtastsignalen beim 13,5 MHz Weltstandard
mit Abtastsignalen aus dem 4 × SC-PAL-System durch Umwandeln
von 21 ankommenden Signalen mit 4 × SC in 16 ausgehende
Abtastsignale bei 13,5 MHz in jedem Block von Abtastsignalen
bei exakt 44 Blocks pro aktive Zeile ausgefüllt
werden. Das Ergebnis der vorgenommenen Näherungen
bei derartiger Transcodierung ist eine geometrische Genauigkeit
von
(12/16) (864/1135) = 0.9991186,
was zu einer geometrischen Verzerrung in Gestalt einer
Dehnung von weniger als 0,1 Prozent führt. Manipulationen
am Bild, die zu vertikalen oder horizontalen Verzerrungen
von weniger als 1% führen, werden im allgemeinen als
zulässig angesehen, da sie im Bereich der Toleranzgrenzen
liegen, an die Kameras und Filmprojektoren herankommen können.
Die durch die Näherungen, die in der Transcodierung
enthalten sind, eingeführten Verzerrungen sind wesentlich
kleiner als diese Grenzwerte und somit zulässig.
Innerhalb jedes Transcodierblockes von Abtastsignalen bei
der Umwandlung von NTSC auf Weltstandard läuft, wie oben
beschrieben, die Position eines jeden neuen Abtastsignals
g n schrittweise über den Zeitabstand zwischen den ankommenden
Abtastsignalen mit einer regelmäßigen Zunahme. Zu
Beginn eines jeden Blockes tritt g n gleichzeitig mit f n
auf, und mit zunehmender Zeit bewegt es sich zwischen den
aufeinanderfolgenden Abtastsignalen f n und f n+1, bis am
Ende des zu transcodierenden Blockes von Abtastsignalen
g n gleichzeitig mit f n+1 auftritt. Dieses regelmäßige
Fortschreiten ergibt sich aus der Zusatzzahl 1 im Zähler
der Gleichung (7). Dieser Zähler ist mit M bezeichnet. Im
Falle des PAL-Signals unterscheidet sich M vom Nenner durch
einen Wert größer als 1. Beim Transcodieren von PAL auf
Weltstandard ergibt sich als Quotient
wobei der Nenner M 21 ist und sich vom Zähler 16 durch 5
unterscheidet. Diese Differenz bedeutet, daß in jedem zu
transcodierenden Block 21 Abtastsignale des ankommenden
Signals innerhalb eines Intervalls auftreten, in dem 16
neue transcodierte Abtastsignale erzeugt werden. Dies
ist in der Fig. 6 dargestellt. Wie im Falle der Fig. 3
stellt die Länge der Linie b die Dauer eines Interpolationsblockes
dar und ist in 16 Positionen unterteilt, die
die Abtastzeiten wiedergeben. Die Punkte a sind die Abtastsignalzeitpunkte
des ankommenden Signals. Die Differenz
M-2 r hat eine zweite Bedeutung, die mit der ersten in Verbindung
steht. Diese zweite Bedeutung läßt sich anhand der
Fig. 6 erklären, aus der man feststellen kann, daß jeder
neue Abtastsignalpunkt (Punkte auf der Linie b in Fig. 6)
zwischen den Abtastsignalpunkten a des ankommenden Signals
in einer Zeitstellung liegt, die (M-2 r )/16 oder 5/16 eines
Abtastsignalintervalls von der vorherigen Position entfernt
ist. So erscheinen die Abtastsignalpunkte 0 gleichzeitig,
der neue (b) Signalpunkt 1 erscheint auf 5/16 des Weges zwischen
den ankommenden (a) Signalpunkten 1 und 2, der neue
Signalpunkt 2 erscheint 5/16+5/16 = 10/16 der Strecke
zwischen den ankommenden (a) Signalpunkten 2 und 3. In gleicher
Weise erscheint der neue Punkt 3 auf 15/16 des Weges
zwischen den ankommenden Signalpunkten 3 und 4, der neue
Signalpunkt 4 erscheint zu einem Zeitpunkt (15/16+5/16)
-1 = 20/16-16/16 = 4/16 entlang dem Zeitabstand zwischen
den ankommenden Signalpunkten 5 und 6. Das neue oder abgehende
Abtastsignal 5 erscheint um 4/16+5/16 = 9/16
zwischen den ankommenden Abtastsignalen 6 und 7 gegenüber
Signal 6 verschoben, und das neue Abtastsignal 6 erscheint
zum Zeitpunkt 9/16+5/16 = 14/16 gegenüber dem ankommenden
Abtastsignal 7 zum Abtastsignal 8 hin verschoben. In der
Fig. 7 sind in einer Liste alle in der Fig. 6 auftretenden
Positionen aufgeführt. In den Zeitabständen zwischen den
ankommenden Abtastsignalen 4-5; 8-9; 12-13 und 16-17 liegen
keine neuen Abtastsignale. Fig. 15 zeigt eine Liste der
entsprechenden Informationen für eine Transcodierung, bei
der r = 4 und M = 25 sind.
Die in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Interpolationen
verwenden bei der Näherungsberechnung für g n (wobei der
neue Wert abgeschätzt wird) g′′ n , das durch eine erste Gruppe
von Funktionen gewichtet ist, in der ersten Hälfte des
Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden ankommenden Abtastsignalen
f n und eine zweite Wichtungsfunktion in der
zweiten Hälfte des Intervalls. Dies ergibt eine Interpolation,
die unter gewissen Bedingungen brauchbar ist, doch
kann eine bessere Näherung (geringerer Fehler) erzielt
werden, indem ein Mittelwert der gewichteten Annahmen g′ n ,
g′′ n und g′′′ n über die Gesamtheit eines jeden Zwischenabtastintervalls
genommen wird. Ein derartiger Mittelwert ist
worin
n′ = [(M-2 r ) xn] (modulo 2 r ) (10)
n′ berücksichtigt die Stellung des neuen Abtastwertes b
gegenüber den ankommenden Abtastwerten a. Bei der Fig. 6
ergibt sich
n′ = (21-16) n modulo 16 = 5 n modulo 16 (11)
was bedeutet, daß für jeden neuen Abtastwert n der Wert für
n′ um 5 Teile von 16 zunimmt, wie bereits oben ausgeführt.
Die Näherung an g n der Gleichung (12), wie sie in Fig. 8
dargestellt ist, stellt eine Parabel dar, die durch die
Punkte f n , f n+1 verläuft. Wie ersichtlich, besitzt die Parabel
einen höheren Scheitel als eine Kurve dritter Ordnung,
die durch die vier Punkte f n-1, f n , f n+1, f n+2 verläuft.
Ein anderes Interpolationsschema ist in der Fig. 9 gezeigt.
Eine erste Parabel 900 ist durch die Punkte f n-1, f n und
f n+1 gelegt, während eine zweite Parabel 902 durch die
Punkte f n , f n+1, f n+2 verläuft.
Diese können durch folgende Gleichungen angegeben werden:
Bei der Interpolation eines neuen Abtastsignals g n zwischen
dem Zeitpunkt n des Abtastsignals f n und dem Zeitpunkt n+1
des Abtastsignals f n+1 kann, wie früher beschrieben, die
Gleichung (12) in der ersten Hälfte des Intervalls und die
Gleichung (13) in der zweiten Hälfte und der Durchschnitt
aus beiden im Mittelpunkt benutzt werden. Der Durchschnitt
über das gesamte Intervall andererseits ergibt die Gleichung
Eine andere Näherung für den Wert des neuen Abtastsignals
g n , das zwischen aufeinanderfolgenden Abtastsignalen f n
interpoliert ist, kann so durchgeführt werden, daß die
Gleichung (12) stärker gewichtet wird nahe dem Beginn des
Intervalls und die Gleichung (13) stärker gewichtet wird
nahe dem Ende des Intervalls, wofür die Gleichung dann lautet:
Fig. 10 zeigt allgemein die Unterschiede zwischen den Werten
von neuen Abtastsignalen g n , wenn sie durch Interpolationsnäherungen
bestimmt sind, wie sie durch die Gleichungen
(9) bzw. (14) gegeben sind. Die ausgezogene Kurve 1009
hat die Gestalt einer Parabel gemäß Gleichung (9), während
die gestrichelte Kurve 1014 die Form einer Parabel entsprechend
der Gleichung (14) besitzt. Kurve 1009 ist relativ
scharf gekrümmt und fällt unter die Punkte f n-1 und f n-2 ab,
während die Kurve 104 weniger scharf gekrümmt und oberhalb
dieser Punkte liegt. Es wurde die Tatsache erwähnt, daß eine
Interpolation so eingerichtet werden kann, daß eine Verstärkung
der Übergänge auftritt und damit ein Bild entsteht,
das weniger "weich" ist oder dessen Konturen schärfer
akzentuiert sind. Aus der Fig. 10 geht hervor, daß
eine Interpolation unter Verwendung von Gleichung (9) neue
Abtastsignalwerte schafft, die im Bereich scharfer Krümmungen
im Vergleich zu solchen, die nach Gleichung (14) gewonnen
werden, die Konturenabzeichnung erhöhen.
Die Gleichungen (4)-(6) und (9)-(14) stellen quadratische
Interpolationen (oder höherer Ordnung) dar, die
die Eigenschaft gemeinsam haben, daß sie durch Punkte
f n und f n+1 gehen und die die Summen von Multiplikationen
oder Produkten von vier Abtastsignalpunkten f n-1, f n , f n+1
und f n+2 darstellen, und in denen die Faktoren die Form
p/2r haben, wobei p eine ganze Zahl ist, die zwischen den
Werten 0 und 2 r+1 angesiedelt ist. Gemäß der Erfindung
können diese Algorithmen deshalb durch eine Folge von Verschiebungen
und Additionen behandelt werden, was sich auf
einfache Weise mit hoher Geschwindigkeit durchführen läßt.
Eine Schaltungsanordnung, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist,
kann dazu benützt werden, eine Transcodierung von genereller
Art, wie oben beschrieben, vorzunehmen. In Fig. 11 sind die
Schaltkreiselemente, die denen in der Fig. 5 entsprechen,
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Taktimpulse mit
einer Impulsfolge F 2 werden in einem r-Stufen-n-Zähler 510
gesammelt, der durch Zeitsteuerung 1104 auf Null rückgesetzt
wird, wenn der letzte Zahlzustand von 2 r-1 erreicht
ist (für das Beispiel PAL Rücksetzung bei 15). Für jeden
Wert von n vom r-Stufenzähler 510 wählt das Festwertbefehlsregister
516 die geeigneten Befehle für die Berechnung von
Werten g′ n , g′′ n und g′′′ n von den fortlaufend gespeicherten
Werten von f n im Speicherregister 508 aus.
Fig. 12 zeigt ein mehr ins einzelne gehendes Blockdiagramm
eines Ausführungsbeispiels eines verallgemeinerten Transcodierers,
der sich dazu eignet, mit 4 × SC abgetastete
PAL-Signale (etwa 17,7 MHz) auf 13,5 MHz zu transcodieren.
Analoge zusammengesetzte PAL-Signale f(t) werden über den
Eingang 1210 einem Block 1212 zugeführt, der als Vorfilter,
Abtaster und ADC für 17,7 MHz arbeitet. Die Abtastung im
Block 1212 wird durch den F 1-Takt gesteuert. Der Ausgang
vom Block 1212 ist eine Vielzahl (in diesem Falle 8) von
parallelen, Signale führenden Kanälen oder Leitungen, von
denen eine die niedrigste Stelle (LSB) und eine andere die
höchste Stelle (MSB) darstellt. Die Signale auf diesen
Leitungen werden parallel oder gleichzeitig einer gleichen
Anzahl von Schieberegistern in einem Block 1214 zugeführt.
Nur die Schieberegister für das LSB- und das MSB-
Signal sind im Block 1214 zeichnerisch dargestellt. Das
Takten der Schieberegister 1214 steuern Zeitsteuersignale,
die in einer Zeitsteuerschaltung 1216 erzeugt werden. Die
Zeitsteuerschaltung 1216 erhält neben den F 1-Taktimpulsen
bestimmte Synchronisationsinformation, die mit dem ankommenden
PAL-Signal zusammenhängt, so daß die Verarbeitung
der ankommenden Signale derart synchronisiert ist, daß
Blöcke transcodiert werden, die mit dem aktiven Videosignal
beginnen. Die neuesten Signale in den Schieberegistern entsprechen
f n+2, die ältesten f n-1, während f n und f n+1 an den
dazwischenliegenden Plätzen gespeichert sind. Diese 8-bit-
Signale werden von den Schieberegistern 1214 in Eingangspaare
von Differenzbildnerschaltungen 1218, 1220 und 1222
eingeführt. Es werden somit f n und f n-1 auf 1218 gegeben,
f n+1 und f n auf 1220 und f n+2 und f n+1 auf 1222. Diese
Differenzbildnerschaltungen bekommen außerdem Zeitsteuereingänge
(T) von der Zeitsteuerschaltung 1216, damit ihr
Arbeitsablauf mit den Abtastsignalen synchronisiert ist.
Die Ausgänge der Differenzbildnerschaltungen 1218 und 1220
werden den Eingängen von Multiplizierern 1224 bzw. 1226
eingegeben, die mit n′/16 multiplizieren, was, wie beschrieben,
durch mehrmaliges Teilen durch zwei und Addieren in
Abhängigkeit vom Wert der laufenden Variablen n′ erfolgt,
die den Multiplizierern von der Festwertinformationstabelle
1228 zugeführt werden. Wie oben erwähnt, gibt n′ die zeitliche
Position des neuen Abtastwertes in bezug auf die Zeitpunkte
der benachbarten ankommenden Abtastwerte an. Bei der
vorgegebenen Transcodierung von PAL auf 13,5 MHz ist das Frequenzverhältnis
bekannt, und deshalb ist die Eins-zu-Eins-
Entsprechung von n′ zur Abtastnummer bekannt, wie sie z. B.
in der Tabelle der Fig. 7 aufgeführt sind. ROM 1228 wird
durch eine Information adressiert, die von der Taktfrequenz
F 2 der neuen Abtastsignale abhängt, die durch einen Zähler
1230 zu Blocks n gezählt werden. Jeder derart adressierte
Speicherplatz ist zuvor mit Information versehen, die mit
dem Wert von n′ zusammenhängt und für eine bestimmte Codierung
einer Adressenzahl n entspricht. Somit erhalten für
jedes neue Abtastsignal, das innerhalb eines transcodierten
Blockes erzeugt wird, die Multiplizierer 1224 und 1226
vom Festwertspeicher ROM 1228 einen zugehörigen Wert von
n′, der die Addition festlegt, die mit den durch Zwei geteilten
Differenzsignalen vorgenommen werden müssen.
Das Ausgangssignal vom Multiplizierer 1226 wird einem
Addierer 1232 zugeführt, wo es mit dem laufenden Wert von
f n zur Bildung eines linear interpolierten Abtastsignales
g′ n summiert wird, wie durch Gleichung (1) beschrieben. In
gleicher Weise wird das Ausgangssignal vom Multiplizierer
1224 einer taktgesteuerten Addierschaltung 1234 zugeführt,
wo es zur Bildung eines linear extrapolierten Abtastwertes
g′′ n gemäß Gleichung (2) mit f n summiert wird. Der laufende
n′-Wert wird vom ROM 1228 auf einen (16-n′)-Differenz bildenden
Schaltkreis 1235 gegeben, und das Differenzsignal
kommt zum Eingang eines Multiplizierers 1238. Das Differenzsignal
(f n+1-f n+2), das in der Differenzbildnerschaltung
1222 entstanden ist, kommt zu einem zweiten Eingang des
Multiplizierers 1238. Dieser bildet ein Produkt durch mehrmaliges
Teilen durch Zwei und Addieren abhängig vom Wert
von (16-n′), um ein Produktsignal hervorzubringen, das
einem Addierer 1240 für das Summieren mit dem Wert von
f n+1 zugeführt wird, um gemäß Gleichung (3) den Wert g′′′ n zu
bilden.
Der g′ n -Wert wird mittels eines weiteren Multiplizierers
1242 einer Summierschaltung 1244 eingegeben. Der Multiplizierer
1242 multipliziert mit einem konstanten Wert
11/16, der die Form n/16 hat und deshalb mit Hilfe von
durch Zwei teilenden Schaltungen und Addierern ausgeführt
werden kann. Die g′′ n und g′′′ n -Werte werden durch Multiplizierer
1246 und 1248 gewichtet und zwar entsprechend der
Stellung des neuen Abtastwertes g n in bezug auf die benachbarten
ankommenden Abtastwerte.
Multiplizierer 1248 multipliziert mit n′/16 und erhält
vom ROM 1228 die laufende Variable n′ für diesen Zweck.
Multiplizierer 1246 multipliziert mit (16-n)/16 und erhält
als laufende Variable das Differenzsignal (16-n) von der
Differenzbildnerschaltung 1236. Diese beiden Multiplizierer
sind die wünschenswerten, schnell arbeitenden Verschiebe-
und Addierschaltungen, wie unten beschrieben. Diese gewichteten
Signale g′′ n und g′′′ n werden in einer Summierschaltung
1250 miteinander addiert. Am Ausgang des Summierers 1250
ist das Signal die Summe eines kleinen Teils von g′′ n und
eines großen Teils von g′′′ n , wo n′ klein ist, was dann der
Fall ist, wenn der neue Abtastwert g n nahe beim Abtastwert
f n liegt. Wenn der neue Abtastwert g n nahe beim Wert f n+1
liegt, d. h., wenn n′ nahe 16 ist, dann wird vom Summierer
1250 das Signal mit Hilfe eines großen Teils von g′′ n und eines
kleinen Teils von g′′′ n erzeugt. Dieses Gewichten bringt
einen angenähert berechneten Wert von f(t), wenn das analoge
Eingangssignal stark hervortretende Spitzen aufweist.
Um den Kontrast zu mindern, wird das summierte Signal am
Ausgang des Summierers 1250 mit einem festen Faktor 15/16
in einer Multiplizierschaltung 1252 multipliziert, wodurch
das Gewicht, das auf den Spitzenwerteinfluß zurückzuführen
ist, im Vergleich zur linearen Annäherung g′ n reduziert
wird. Die mit 11/16 gewichteten g′ n und 5/16 gewichteten
g′′ n und g′′′ n -Signale werden im Summierer 1244 summiert und
dessen Ausgang wird zur Erzeugung des neuen, angenähert
berechneten Wertes g n abgerundet.
Es ist deutlich geworden, daß der Wert der Gewichtung der
Signale durch die Multiplizierer 1242 und 1252 nach Belieben
variiert werden kann, womit ein gewünschtes Maß an Hervorhebung
der Übergänge erzeugt werden kann. Der Effekt
der Hervorhebung kann in den Algorithmus einbezogen sein,
mit dem die neuen Abtastsignale gebildet werden:
worin k eine Kontrastkonstante sein kann, die Null oder
ein positiver Wert bis zum Maximalwert von 2r sein kann.
Wenn k = 0 ist, wird der zweite Gleichungsausdruck Null, und
der interpolierte Wert von g n ist lediglich die lineare Interpolation
g′ n gemäß Gleichung (1). Der Teil des rechten
Ausdrucks der Gleichung (16) in der Klammer stellt eine
Parabel dar, die den Werten f n und f n+1 angepaßt ist, jedoch
eine wesentlich stärkere Krümmung besitzt, als vom
Eingangssignal f(t) zu erwarten wäre. Da k im Bereich zwischen
Null und 2r liegt, ergibt Gleichung (16) alle möglichen
Parabeln, die durch die Werte f n und f n+1 verlaufen
und zwischen der Geraden g′ n und der sehr stark gekrümmten
Parabel in der Klammer der Gleichung (16) liegen. Ein Wert
k = 8 z. B. ergibt Gleichung (9), ein Wert k = 4 die Gleichung
(14). In Fig. 12 ist der Wert k durch die mit einer
festen Konstante arbeitenden Multiplizierer 1242 und 1252
umfaßt. Multiplizierer 1242 multipliziert mit und Multiplizierer
1252 mit k/16, wobei k = 5 ist, und der Transcodierer
arbeitet allgemein gemäß Gleichung (16).
Die Multiplizierer 1224, 1226, 1238, 1246 und 1248 multiplizieren
mit dem Quotienten einer laufenden Variablen,
die durch 2r geteilt ist, wobei r = 4 und 2r = 16 sind.
Die Multiplizierer 1242 und 1252 haben dieselbe Form, jedoch
einen im Wert festliegenden Zähler. Fig. 13 zeigt
das Blockschaltbild einer digitalen Einrichtung für das
Teilen des Eingangssignals X durch eine Zahl der Form 2r
und Multiplizieren des Ergebnisses mit einer laufenden
Variablen, die mit p bezeichnet ist. In der Fig. 13 wird
die laufende Variable p einer Eingangsklemme 1310 und der
Multiplikand X einer Eingangsklemme 1320 zugeführt. Der Multiplikand
X gelangt (in Serie oder parallel) zu einem Register
1322, das bei dem dargestellten Beispiel mit einem 8-bit-
Digitalwort 10000001 geladen ist, was den Wert 129 darstellt.
Die höchste Stelle MSB des Registers 1322 stellt für sich
den Wert 128 dar. Die Teilung durch Zwei wird dadurch erreicht,
daß der Inhalt des Registers 1322 in die letzten
acht Stufen eines 9stelligen zweiten Registers 1324 eingegeben
wird. Die höchste Stelle des Registers 1324 stellt
ebenfalls den Wert 128 dar, und sie ist mit dem Wert Null
vorgeladen. Folglich wird durch den Übergang von 10000001
vom Register 1322 in das Register 1324 eine Teilung durch
Zwei bewirkt. Der im 9stelligen Register 1324 gespeicherte
Wert wird in die letzten 9 Stellen des 10stelligen Registers
1326 übertragen, dessen höchste Stelle mit dem Wert von
128 vorgeladen ist. Somit stellt die Übertragung der Daten
aus dem Register 1324 in das Register 1325 eine weitere Teilung
durch Zwei dar. Die Daten werden abermals durch nachfolgende
Übertragung in das 11stellige Register 1328 und
das 12stellige Register 1330 geteilt. Am Ende des Übertragungsvorgangs
enthalten die Register 1324, 1326, 1328 und
1330 die Inhalte X/2, X/4, X/8 bzw. X/16. Da diese Bestandteile
8/16 X, 4/16 X, 2/16 X und 1/16 X darstellen, ist es
leicht zu verstehen, daß jeder Teilwert von X zwischen 1/16
und 15/16 als Summe der verschiedenen Kombinationen der
geteilten und den Registern gespeicherten Werte gebildet
werden kann. Bei dem dargestellten Beispiel hat p den Wert
7 (digital 0111), so daß der Inhalt der Register 1326,
1328 und 1330 zur Bildung einer Summe von 7/16 X summiert
werden muß. Der Wert von p wird in ein Register 1332 eingelesen.
Der Inhalt jeder Stufe des Registers 1332 wird dazu
benützt, das Öffnen der Register 1324 bis 1330 zu steuern,
wie dies durch Gates 1334 bis 1340 dargestellt ist. Ein
Wert Eins in einer Stufe des Registers 1332 ermöglicht, daß
das zugehörige Register 1324 bis 1330 für die nachfolgenden
Summierschaltungen geöffnet wird. Die Register 1324 und 1326
sind mit den Eingängen einer Summierschaltung 1342 und die
Register 1328 bis 1330 mit den Eingängen einer Summierschaltung
1344 verbunden. Die Ausgänge der Summierschaltungen
1342 und 1344 sind wiederum mit den Eingängen einer weiteren
Summierschaltung 1346 verbunden, von der schließlich das
Ausgangssignal (p/16 X) gebildet wird. Die an die Summierer
1342, 1344 und 1346 angrenzenden Blöcke stellen die Digitalwerte
in diesen Punkten dar.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele nutzen die
Vorteile bei der Multiplikation durch Verschieben und Addieren,
doch sind auch Interpolatoren allgemeinerer Form gemäß
Fig. 14 verwendbar. Die Abtastfolgefrequenzen der Eingangs-
und Ausgangssignale werden so gewählt, daß während jeder
aktiven Zeile eine ganze Zahl von Transcodierblöcken entsteht
mit gleichzeitigen Eingangs- und Ausgangsabtastsignalzeitpunkten
zu Beginn und zum Ende eines jeden Transcodierblocks.
Derartige Interpolatoren haben im Vergleich zum
Stand der Technik Vorteile, auch wenn gewöhnliche Multiplizierer
verwendet werden, da zum Erzielen einer bestimmten Genauigkeit
nur wenige Multiplizierer erforderlich sind.
Der Interpolator gemäß Fig. 14 mit nur 4 Multiplizierern
entspricht einer Anordnung im Stand der Technik mit 15 Multiplizierern.
In Fig. 14 wird ein Eingangssignal über eine Eingangsklemme
1410 den Eingängen eines Verzögerungselementes 1412 und
einer Synchronisier- oder Zeitsteuerschaltung 1424 zugeführt.
Das Verzögerungselement 1412 verzögert das Signal um
eine bekannte Größe und erzeugt so ein verzögertes Signal
f n , das das Eingangssignal als f n-1 definiert. Das verzögerte
Signal f n wird weiter einem Verzögerungselement 1414 und
dann einem Verzögerungselement 1416 zugeleitet, wodurch weitere
verzögerte Signale f n+1 und f n+2 hervorgebracht werden.
Die Signale f n-1, f n , f n+1 und f n+2 werden auf Multiplizierer
gegeben, die gewöhnlich 8 × 8-Multiplizierer sein können,
die die Signale mit einer bekannten Funktion (entnommen aus
einem tabellarischen Festwertspeicher 1420) der laufenden
Variablen n multiplizieren, die durch eine Synchronisations-
oder Zeitsteuerschaltung 1424 erzeugt wird. Die multiplizierten
Signale werden in einem Addierer 1432 zur Bildung des
gewünschten interpolierten Ausgangssignals an der Ausgangsklemme
1422 summiert.
Anstelle eines tabellarischen Festwertspeichers wie des Speichers
ROM 1228 der Fig. 12 für die Bildung des Wertes von
n′ aus dem Wert n gemäß dem bekannten Muster der Zeitposition
des neuen Abtastsignals g n zwischen den Zeitpositionen
benachbarter ankommender Abtastsignale f n für eine gegebene
allgemeine Transcodierung ist es möglich, eine Logikschaltung
zur Berechnung von n′ aus n gemäß der Gleichung
n′ = (M-2r) × n (modulo 2r)
zu verwenden. Eine derartige Logikschaltung ist in der Fig.
16 gezeigt.
In Fig. 16 werden die Eingangstaktsignale am Ausgang oder
die neue Taktsignalfrequenz F 2 einem r-Stufen-n-Zähler
1230 zugeführt, wie in Fig. 12. Die F 2-Taktsignale werden
zudem einer Zeitsteuerschaltung zugeleitet, die als Block
1616 dargestellt ist und Rücksetzimpulse für den Zähler 1230
und für einen n′-Zähler 1618 am Ende eines Zählvorgangs
von 2r F 2-Taktimpulsen durch den Zähler 1230 erzeugt. Ein
solches Rücksetzsignal löscht den Inhalt der Zähler 1230
und 1618 am Beginn eines jeden wiederkehrenden Blockes von
Abtastsignalen. Der Zähler 1230 zählt F 2-Taktimpulse, um
die laufenden Werte von n zu bestimmen, die Ausgangsimpulszahl
innerhalb jedes Interpolationsblockes. Der im Register
1230 laufend gespeicherte Zählzustand ist mit 13 (1101) dargestellt.
Bei jedem aufeinanderfolgenden F 2-Taktimpuls
treibt die Zeitsteuerung 1616 einen getakteten Addierer
1620, der mit dem Wert von n′, der laufend im n′-Register
1618 gespeichert ist (wie dargestellt, war der letzte oder
vorhergehende Wert von n′ 13 oder 1101), eine feste Zahl
(M-2r) addiert, die mit 5 (0101) dargestellt ist. Die Summe
dieser beiden wird in einem Register 1622, das r+1 Stufen
hat und in dem die linke Stufe die höchste ist, gespeichert.
Die Summe von 5 und dem vorhergehenden Wert von n′ 13 ist
18 oder 10010, was im Register 1622 als laufender Wert gespeichert
ist. Die untersten r-Stufen des Registers 1622
sind mit entsprechenden Stufen des Registers 1618 verbunden,
um den Wert von n′ auf den laufenden Wert aufzudatieren. Da
jedoch nur die untersten Stufen oder Stellen des Registers
1622 angeschlossen sind, werden nur diese dem Register 1618
als neuer Wert n′ gespeichert. Diese Anordnung bewirkt,
daß der Wert von n′ in Einheiten von fünf (M-2r) für jeden
Zählvorgang von n fortschreitet, bis die Summe den Wert
(2r-1) übersteigt, wo dann die höchste Stelle in der (r+1)
Stufe des Registers 1622 auf den Logikzustand 1 umschaltet.
Die Übertragung der r untersten Stufen oder Stellen
erlaubt ein Fortschreiten in Stufen von fünf in einer modulo-
2r-Weise.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen
die Interpolation zwischen Abtastsignalwerten entlang einer
horizontalen Abtastlinie in einem digitalen Fernsehsystem;
für den Fachmann versteht es sich, daß dieselben Interpolationsverfahren
auch in vertikaler Richtung bei benachbarten
Abtastsignalwerten in aufeinanderfolgenden Zeilen angewendet
werden können, um zwischen Signalen mit unterschiedlichen
Zeilenabtastgeschwindigkeiten zu interpolieren oder in
der Zeit zwischen Abtastsignalen am gleichen Ort in aufeinanderfolgenden
Bildern für die Interpolation zwischen Signalen
mit verschiedenen Bildfolgefrequenzen.
Claims (2)
1. Transcoder zur Transcodierung eines ersten, mit einer
ersten Frequenz (F 1) abgetasteten Fernsehsignals in ein
zweites abgetastetes Signal durch Approximierung der Größe
derjenigen Abtastwerte des ersten Signals, die zur Bildung
des zweiten Signals interpoliert werden müssen;
mit einem Taktsignalgenerator, der mit der Quelle des ersten Signals gekoppelt ist, zur Erzeugung eines Taktsignals für die Abtastung des zweiten Signals mit einer zweiten Frequenz, die so gewählt ist, daß das Verhältnis der ersten und zweiten Frequenz im wesentlichen gleich dem Quotienten ganzer Zahlen ist, wobei die Abtastpunkte in Blocks wiederkehren, in welchen die ersten Abtastwerte des ersten und zweiten Signals innerhalb jedes der Blocks im wesentlichen gleichzeitig auftreten und die letzten Abtastpunkte des ersten und zweiten Signals innerhalb jedes der Blocks ebenfalls praktisch gleichzeitig auftreten und wobei die Anzahl der Abtastwerte eines der beiden Signale innerhalb jedes der Blocks größer ist als die Anzahl von Abtastwerten im anderen der beiden Signale und wobei die Zeitpunkte des Auftretens der Abtastwerte des zweiten Signals sich zwischen den Zeiten des Auftretens der Abtastwerte der benachbarten ersten Abtastwerte über die Dauer eines der Blocks bewegen;
ferner mit einer Verzögerungseinrichtung, welcher das erste Signal zur Bildung mindestens eines zweiten und dritten, gegenüber dem ersten verzögerten Signals zugeführt wird;
mit einem Generator zur Erzeugung eines eine laufende Variable darstellenden Signals, der mit dem Taktsignalgenerator gekoppelt ist und laufende Variable erzeugt, die in Beziehung zur zeitlichen Lage jedes neuen Abtastwertes zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten des ersten Signals stehen;
mit einer Multipliziereinrichtung, welche mit der Verzögerungseinrichtung und dem Generator für das der laufenden Variablen entsprechende Signal gekoppelt ist und der die verzögerten Signale zugeführt werden zur Multiplizierung mit den laufenden Variablen zur Bildung gewichteter (bewerteter) verzögerter Signale;
und mit einer mit der Multipliziereinrichtung gekoppelten Summierschaltung zur Aufsummierung der gewichteten verzögerten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß der die laufende Variable erzeugende Generator einen Zähler (1230) enthält, welchem das Taktsignal mit der zweiten Frequenz zugeführt wird und welcher während der Dauer eines Blocks zählt und über die Dauer jedes der Blocks ein progressiv anwachsendes Zählsignal erzeugt.
mit einem Taktsignalgenerator, der mit der Quelle des ersten Signals gekoppelt ist, zur Erzeugung eines Taktsignals für die Abtastung des zweiten Signals mit einer zweiten Frequenz, die so gewählt ist, daß das Verhältnis der ersten und zweiten Frequenz im wesentlichen gleich dem Quotienten ganzer Zahlen ist, wobei die Abtastpunkte in Blocks wiederkehren, in welchen die ersten Abtastwerte des ersten und zweiten Signals innerhalb jedes der Blocks im wesentlichen gleichzeitig auftreten und die letzten Abtastpunkte des ersten und zweiten Signals innerhalb jedes der Blocks ebenfalls praktisch gleichzeitig auftreten und wobei die Anzahl der Abtastwerte eines der beiden Signale innerhalb jedes der Blocks größer ist als die Anzahl von Abtastwerten im anderen der beiden Signale und wobei die Zeitpunkte des Auftretens der Abtastwerte des zweiten Signals sich zwischen den Zeiten des Auftretens der Abtastwerte der benachbarten ersten Abtastwerte über die Dauer eines der Blocks bewegen;
ferner mit einer Verzögerungseinrichtung, welcher das erste Signal zur Bildung mindestens eines zweiten und dritten, gegenüber dem ersten verzögerten Signals zugeführt wird;
mit einem Generator zur Erzeugung eines eine laufende Variable darstellenden Signals, der mit dem Taktsignalgenerator gekoppelt ist und laufende Variable erzeugt, die in Beziehung zur zeitlichen Lage jedes neuen Abtastwertes zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten des ersten Signals stehen;
mit einer Multipliziereinrichtung, welche mit der Verzögerungseinrichtung und dem Generator für das der laufenden Variablen entsprechende Signal gekoppelt ist und der die verzögerten Signale zugeführt werden zur Multiplizierung mit den laufenden Variablen zur Bildung gewichteter (bewerteter) verzögerter Signale;
und mit einer mit der Multipliziereinrichtung gekoppelten Summierschaltung zur Aufsummierung der gewichteten verzögerten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß der die laufende Variable erzeugende Generator einen Zähler (1230) enthält, welchem das Taktsignal mit der zweiten Frequenz zugeführt wird und welcher während der Dauer eines Blocks zählt und über die Dauer jedes der Blocks ein progressiv anwachsendes Zählsignal erzeugt.
2. Transcoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Generator für die laufende
Variable weiterhin enthält;
ein erstes Register (1618) zur Speicherung des Momentanwertes der laufenden Variablen, welcher die zeitliche Lage jedes der Abtastwerte des zweiten Signals gegenüber dem Zeitpunkt benachbarter Abtastwerte des ersten Signals darstellt, wobei das erste Register eine in Beziehung zur Anzahl der Abtastwerte des zweiten Signals in jedem der Blocks stehende Stufenzahl hat,
einen Zeitgeber (1616), der mit dem Zähler und dem ersten Register gekoppelt ist, um den Zähler und das erste Register zu Beginn jedes Blocks von Abtastwerten auf vorbestimmte Werte zurückzusetzen,
eine Signalquelle eines eine vorbestimmte Zahl darstellenden Signals, die in Beziehung zum Zähler des Verhältnisses aus der ersten und der zweiten Frequenz steht,
eine Summierschaltung (1620), die mit der Signalquelle für das einer vorbestimmten Zahl entsprechende Signal, mit dem ersten Register (1618) und dem Zeitgeber gekoppelt ist und zu dem Momentanwert der laufenden Variablen den Wert des die vorbestimmte Zahl darstellenden Signals addiert zur Erzeugung eines Summensignals, welches den neuen Wert der laufenden Variablen hat,
ein zweites Register (1622), dessen Stufenzahl größer als die Stufenzahl des ersten Registers ist und das mit dem Zeitgeber und der Summierschaltung zur Speicherung des Summensignals gekoppelt ist,
und mit einer Koppelschaltung zur Kopplung mindestens einer der Stufen, welche ein weniger signifikantes Bit des Summensignals darstellt, mit einer entsprechenden Stufe des ersten Registers (1618) im Sinne einer Modulo-Erhöhung der laufenden Variablen.
ein erstes Register (1618) zur Speicherung des Momentanwertes der laufenden Variablen, welcher die zeitliche Lage jedes der Abtastwerte des zweiten Signals gegenüber dem Zeitpunkt benachbarter Abtastwerte des ersten Signals darstellt, wobei das erste Register eine in Beziehung zur Anzahl der Abtastwerte des zweiten Signals in jedem der Blocks stehende Stufenzahl hat,
einen Zeitgeber (1616), der mit dem Zähler und dem ersten Register gekoppelt ist, um den Zähler und das erste Register zu Beginn jedes Blocks von Abtastwerten auf vorbestimmte Werte zurückzusetzen,
eine Signalquelle eines eine vorbestimmte Zahl darstellenden Signals, die in Beziehung zum Zähler des Verhältnisses aus der ersten und der zweiten Frequenz steht,
eine Summierschaltung (1620), die mit der Signalquelle für das einer vorbestimmten Zahl entsprechende Signal, mit dem ersten Register (1618) und dem Zeitgeber gekoppelt ist und zu dem Momentanwert der laufenden Variablen den Wert des die vorbestimmte Zahl darstellenden Signals addiert zur Erzeugung eines Summensignals, welches den neuen Wert der laufenden Variablen hat,
ein zweites Register (1622), dessen Stufenzahl größer als die Stufenzahl des ersten Registers ist und das mit dem Zeitgeber und der Summierschaltung zur Speicherung des Summensignals gekoppelt ist,
und mit einer Koppelschaltung zur Kopplung mindestens einer der Stufen, welche ein weniger signifikantes Bit des Summensignals darstellt, mit einer entsprechenden Stufe des ersten Registers (1618) im Sinne einer Modulo-Erhöhung der laufenden Variablen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US26261981A | 1981-05-11 | 1981-05-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3217681A1 DE3217681A1 (de) | 1982-11-25 |
DE3217681C2 true DE3217681C2 (de) | 1988-03-31 |
Family
ID=22998297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823217681 Granted DE3217681A1 (de) | 1981-05-11 | 1982-05-11 | Kompatibles, transcodierbares und hierarchisches digitales fernsehsystem |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS581378A (de) |
KR (1) | KR840000134A (de) |
AU (1) | AU8327682A (de) |
DE (1) | DE3217681A1 (de) |
ES (1) | ES8308465A1 (de) |
FI (1) | FI821562L (de) |
FR (1) | FR2506102B1 (de) |
GB (2) | GB2100092B (de) |
IT (1) | IT1151396B (de) |
NL (1) | NL8201914A (de) |
PT (1) | PT74839B (de) |
SE (1) | SE8202741L (de) |
ZA (1) | ZA823237B (de) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4449143A (en) * | 1981-10-26 | 1984-05-15 | Rca Corporation | Transcodeable vertically scanned high-definition television system |
JPS5897968A (ja) * | 1981-12-05 | 1983-06-10 | Sony Corp | ディジタル信号の標本化周波数変換装置 |
JPS59122040A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Sony Corp | デイジタル信号処理回路 |
US4568965A (en) * | 1983-04-13 | 1986-02-04 | Rca Corporation | Four-sample sample-rate converter |
DE3323619A1 (de) * | 1983-06-30 | 1985-01-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und einrichtung zur anpassung der bilddatenwortrate eines pal-decodierers/codierers an die verarbeitungstaktfrequenz einer video-verarbeitungseinrichtung |
JPS60191584A (ja) * | 1984-03-13 | 1985-09-30 | Toshiba Corp | 文字多重放送信号の受信装置 |
US4605962A (en) * | 1984-11-30 | 1986-08-12 | Rca Corporation | Progressive scan television system with video compression exceeding display line rate |
US4652908A (en) * | 1985-03-25 | 1987-03-24 | Rca Corporation | Filtering system for processing a reduced-resolution video image |
JPS63245569A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Yokogawa Medical Syst Ltd | 画像表示処理装置 |
KR890003139A (ko) * | 1987-07-29 | 1989-04-13 | 오가 노리오 | 디지탈신호의 부호화 방법 및 그 장치 |
US5057911A (en) * | 1989-10-19 | 1991-10-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | System and method for conversion of digital video signals |
DE19710005A1 (de) | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren und Einrichtung zur Gravur von Druckzylindern |
JP3013808B2 (ja) | 1997-05-19 | 2000-02-28 | 日本電気株式会社 | 解像度変換方法およびこれを用いた表示制御装置 |
DE10002964A1 (de) * | 2000-01-25 | 2001-07-26 | Philips Corp Intellectual Pty | Anordnung zur Filterung digitaler Daten |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB945149A (en) * | 1958-03-27 | 1963-12-23 | United Aircraft Corp | Apparatus for performing arithmetic operations |
SE308413B (de) * | 1967-06-30 | 1969-02-10 | Ibm Svenska Ab | |
US4051531A (en) * | 1970-03-26 | 1977-09-27 | Independent Broadcasting Authority | Television systems |
GB1391434A (en) * | 1971-03-26 | 1975-04-23 | British Broadcasting Corp | Television standards conversion |
GB1455821A (en) * | 1972-11-02 | 1976-11-17 | British Broadcasting Corp | Generation and monitoring of freuqencies related by a rational ratio |
US4037093A (en) * | 1975-12-29 | 1977-07-19 | Honeywell Information Systems, Inc. | Matrix multiplier in GF(2m) |
DE2837120A1 (de) * | 1977-09-01 | 1979-03-15 | British Broadcasting Corp | Verfahren und anordnung zur verarbeitung von pal-farbfernsehsignalen in digitaler form |
JPS55102066A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-04 | Toshiba Corp | Conversion unit for image resolution |
JPS6028185B2 (ja) * | 1979-05-28 | 1985-07-03 | 日本電気株式会社 | デ−タ補間方式 |
JPS567343A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | Fluorescent lamp |
-
1982
- 1982-04-30 SE SE8202741A patent/SE8202741L/ not_active Application Discontinuation
- 1982-05-03 PT PT74839A patent/PT74839B/pt not_active IP Right Cessation
- 1982-05-04 AU AU83276/82A patent/AU8327682A/en not_active Abandoned
- 1982-05-04 FI FI821562A patent/FI821562L/fi not_active Application Discontinuation
- 1982-05-04 ES ES511906A patent/ES8308465A1/es not_active Expired
- 1982-05-10 GB GB8213424A patent/GB2100092B/en not_active Expired
- 1982-05-10 NL NL8201914A patent/NL8201914A/nl not_active Application Discontinuation
- 1982-05-10 IT IT21180/82A patent/IT1151396B/it active
- 1982-05-11 KR KR1019820002073A patent/KR840000134A/ko unknown
- 1982-05-11 ZA ZA823237A patent/ZA823237B/xx unknown
- 1982-05-11 JP JP57079835A patent/JPS581378A/ja active Pending
- 1982-05-11 DE DE19823217681 patent/DE3217681A1/de active Granted
- 1982-05-11 FR FR8208173A patent/FR2506102B1/fr not_active Expired
-
1984
- 1984-11-05 GB GB08427953A patent/GB2149538A/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PT74839B (en) | 1983-12-23 |
DE3217681A1 (de) | 1982-11-25 |
ES511906A0 (es) | 1983-08-16 |
FI821562A0 (fi) | 1982-05-04 |
FR2506102A1 (fr) | 1982-11-19 |
SE8202741L (sv) | 1982-11-12 |
IT8221180A0 (it) | 1982-05-10 |
GB2100092B (en) | 1986-05-29 |
ES8308465A1 (es) | 1983-08-16 |
GB2100092A (en) | 1982-12-15 |
FR2506102B1 (fr) | 1988-03-04 |
IT1151396B (it) | 1986-12-17 |
JPS581378A (ja) | 1983-01-06 |
NL8201914A (nl) | 1982-12-01 |
GB8427953D0 (en) | 1984-12-12 |
AU8327682A (en) | 1982-11-18 |
ZA823237B (en) | 1983-05-25 |
KR840000134A (ko) | 1984-01-30 |
PT74839A (en) | 1982-06-01 |
GB2149538A (en) | 1985-06-12 |
FI821562L (fi) | 1982-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3435332C2 (de) | ||
AT394798B (de) | Schaltungsanordnung zur erzeugung einer darstellung eines bildes | |
DE2746285C2 (de) | Fernseh-Bildverarbeitungssystem | |
DE3217681C2 (de) | ||
EP0445177B1 (de) | Kompatibles fernsehübertragungsverfahren | |
DE2241457C3 (de) | Verfahren zur digitalen Kodierung eines analogen Signals | |
DE3431200C2 (de) | ||
DE3617924C2 (de) | Videosignalsystem für zeilensprunglose Abtastung | |
DE3239404C2 (de) | Fernsehsystem zur Umwandlung der Zeilenzahl | |
DE4423224C1 (de) | Abtastratenumsetzer und Verfahren zur Abtastratenumsetzung | |
DE2830420A1 (de) | Schaltungsanordnung zur fernsehbildeintastung | |
AT395667B (de) | Farbfernsehwiedergabegeraet | |
EP0490983B1 (de) | Verfahren, Coder und Decoder zur Übertragung und zum kompatiblen Empfang von standardisierten Fernsehsignalen | |
DE3103214C2 (de) | ||
DE3249578C2 (de) | ||
DE3739812A1 (de) | Anordnung zur verarbeitung von fernsignalen unter anpassung an bildbewegungen | |
DE3637018C2 (de) | Adaptive Filteranordnung | |
DE3341393C2 (de) | Verfahren zum Übertragen eines Fernsehsignals höherer Auflösung | |
DE3304592C2 (de) | ||
DE2837120A1 (de) | Verfahren und anordnung zur verarbeitung von pal-farbfernsehsignalen in digitaler form | |
DE3203852C2 (de) | Anordnung zur digitalen Filterung von digitalisierten Chrominanzsignalen in einem Digitalkomponenten-Fernsehsystem | |
DE2937958C2 (de) | Verfahren zur horizontalen und vertikalen Konturkorrektur | |
DE3900490A1 (de) | Schaltungsanordnung zur decodierung von farbfernsehsignalen | |
DE3232360A1 (de) | Digitalfilter zur videosignalverarbeitung mit verbessertem signal/rausch-verhalten | |
DE2114296A1 (de) | Einrichtung und Verfahren zum Umsetzen von Fernseh-Zeilennormen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |