DE3402796A1

DE3402796A1 - Verfahren zur digitalen verarbeitung von videosignalen

Info

Publication number: DE3402796A1
Application number: DE19843402796
Authority: DE
Inventors: Otto 3570 Stadtallendorf Weitzel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1984-01-27
Filing date: 1984-01-27
Publication date: 1985-08-01
Also published as: GB8500623D0; GB2153622A; US4686568A; GB2153622B; DE3402796C2

Description

Rl.-Nr. 2101/84

26.1.1984 PAT-Da/Rz/Pe

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren zur digitalen "Verarbeitung von Videosignalen Stand der Technik

Bei der digitalen Verarbeitung von Farbvideosignalen, welche entweder als konventionelles FBAS-Signal oder als Zeitmultiplexsignal (TDMS) vorliegen können, ist es wünschenswert, den Dynamikbereich des digitalisierten Videosignals zu vergrößern, um damit ein geringeres Quantisierungsgeräusch zu erreichen. Da ein beispielsweise mit 8 Bit digitalisiertes, also 256-stufiges Videosignal üblicherweise seinen Schwarzwert beim Digitalwert 60 und den 100%-Veißwertpegel beim Digitalwert 200 hat, umfaßt der Dynamikbereich der Videoinformation nur noch 14-0 Stufenwerte. Um diesen Dynamikbereich zu vergrößern, wäre es denkbar, die Amplitude des Synchronimpulses etwa um ein Drittel zu verkleinern, so daß der Schwarzwert beispielsweise beim Digitalwert 40 liegt. Dies ergäbe einen Gewinn von ca. 20 Stufenwerten

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. für den Dynamikbereich der Videoinformation, welche dann 160 Stufenwerte umfassen würde. Das hätte jedoch andererseits den Nachteil, daß hierbei die normierte Synchronimpulsbreite verlorenginge, was zu Störungen führen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Dynamikbereich eines digitalisierten Bildsignals mit Austastung auf die mit η Bit erzeugten Stufenzahlwerte des digitalisierten Videosignals auszudehnen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des HauptanSpruchs hat den Vorteil, daß der damit erreichte erweiterte Dynamikumfang ein gegenüber der Digitalisierung eines 5¹BAS- oder TDMS-Signals um ca. 3dB geringeres· Quantisierungsgeräusch ermöglicht.

Durch die in den Unteransprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß beim Vorliegen bereits digitalisierter Farbvideosignale, wobei das Synchronsignal ebenfalls bereits digital als Tabellenwert gespeichert ist₉ die im Synchronsignal enthaltenden Signale (Synchronimpuls und Burst) eine feste Einheit bilden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Zeit-Spannungsdiagramme der zu verarbeitenden

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Videosignale,
Fig. 2 bzw. Fig. 3

eine Schaltung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens für analoge bzw. digitale Videosignale, Fig. 4 eine Schaltung zur Rückgewinnung der digital verarbeiteten Videosignale.

In Fig. 1a) ist das Diagramm eines Farbvideosignals dargestellt, welches als FBAS-Signal oder TDMS-Signal vor-

-|0 liegen kann. Dieses Signal besteht bekanntlich aus der Bildsignalinformation B, der Austastlücle A und dem Synchronsignal S, welches den Synchronimpuls und das Farbsynchronsignal oder die Zeitreferenz (Burst) umfaßt. Würde nun dieses Signal mit 8 Bit, also in 256 Stufen-

<J5 werte, digitalisiert, so ergäbe das bei einem Spannungswert des Gesamtsignals von 1V und des Synchronsignals von 0,3V einen Spannungswert von 3?9O6 mV pro Stufe des Gesamtsignals .(1V:256). Würde nun gemäß Fig. 1b) nur das Bildsignal B mit Austastung A mit 8 Bit digitalisiert, so ergäbe das beim Spannungswert von 0,7 V für dieses ΒΑ-Signal einen Spannungswert von 2,73^- mV/Stufe (0,7V:256). Um diese gleiche Quantisierung für ein FBAS-Signal (0 bis 1V) zu erreichen, würde bei direkter Abtastung ein um 1 Bit größerer,.also ein 9 Bit A/D- bzw. D/A-Wandler benötigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher vorgeschlagen, diesen Spannungswert von 0,7 V mit 8 Bit zu digitalisieren, wobei gemäß Fig. 1c) das Synchronsignal S in den Spannungsbereich des Bildsignals B verschoben wird. Die damit erreichten 2,734- mV/ Stufe ergeben eine Verbesserung von ca. 3dB bezüglich des Quantisierungsgeräuschs:

20 log (~·£- )·^3,1 dB. 2ⁿ 0,7 V

Die Verschiebung des Synchronsignals S in den Spannungsbereich des Bildsignals B erfolgt bei Vorliegen eines

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. analogen FBAS- oder TDIlS-Signals gemäß Fig. 2 vor der A/D-Wandlung im Wandler 1 mit Hilfe einer Gleichspannung U, welche von einer Gleichspannungsquelle 2 erzeugt und über einen mit dem Austastsignal A gesteuerten Umschalter 3 an einen Eingang einer Addierstufe 4 während des Austastintervalls angelegt wird. Am anderen Eingang der Addierstufe 4- liegt das FBAS - bzw. TDMS-Signal, so daß an deren Ausgang ein FBAS*- bzw. TDMS*-Signal gemäß Fig. 1c) abnehmbar ist.

Bei Vorliegen eines bereits digitalisierten FBA- bzw. TDM-Signals wird gemäß Fig. 3 während des Austastintervalls ein ebenfalls digitalisiertes Synchronsignal zugefügt. Hierzu ist ein programmierbarer Speicher 6 vorgesehen, welcher das digitale Synchronsignal mit Synchronimpuls und Burst als Tabellenwert enthält. Dieser Tabellenwert wird nun'mit Hilfe des Austastsignals, welches den Speicher 6 und einen Umschalter 7 steuert, während des Austastintervalls in das digitale Farbbildsignal (F3S oder TDM) eingefügt. Am Ausgang des Umschalters 7 ist somit ein mit η Bit (z. B. 8 Bit) digitalisiertes Videosignal abnehmbar, welches ebenfalls den gleichen Dynamikumfang des mit η Bit abgetasteten ΒΑ-Signals aufweist.

Zur Rückgewinnung des (genormten) FBAS- bzw. TDMS-Signals gemäß Fig. 1a) wird nach digitaler Verarbeitung, Übertragung und/oder Aufzeichnung das digitale Videosignal in der Schaltung nach Fig. A- zunächst in einem D/A-Vandler 8 in das analoge Videosignal FBAS* - bzw. TDMS*-Signal umgewandelt und danach mit einer Gleichspannung - U während der Austastlücke beaufschlagt. Diese Gleichspannung - U wird einer Gleichspannungsquelle 9 entnommen und über einen mit dem Austastsignal gesteuerten Umschalter 11 dem einen Eingang einer Addierstufe 12 zugeführt, an deren anderem Eingang das genannte Videosignal anliegt. Am Aus-

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. gang der Addierstufe 12 ist demnach ein FBAS- bzw. TDMS-Signal gemäß Fig. 1a) abnehmbar.

Claims

26.1.1984 PÄT-Da/PLI/Rz/?e

ROBERT BOSCH GIiBH, 7000 Stuttgart

Ansprüche

(ly Verfahren zur digitalen "Verarbeitung von Farbvideosignalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalteil (Synchronsignal) innerhalb der Austastlücke (A) des Videosignals in den Spannungsbereich des Bildsignals (B) verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem analogen Farbvideosignal (FBAS bzw. TDMS) vor der Digitalisierung während der Austastlücke eine Gleichspannung (U) entsprechend der Amplitude des Synchronimpulses hinzugefügt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, daß bei digitalisierten Farbvideosignalen während der Austastlücke ein dem digitalisierten Bildsignal mit Austastung (I¹BA bzw. TDM) entsprechend digitalisiertes Synchronsignal durch Zeitmultiplexung eingefügt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß nach der digitalen Verarbeitung des Farbvideosignals und Analogisierung dem analogen Farbvideosignal (FBSA* bzw. TDMS*) eine derartige, entsprechend der vor der Verarbeitung hinzugefügte, jedoch entgegengesetzt gerichtete Gleichspannung

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(-U) überlagert wird, daß die Signalteile in der Austastlücke (das Synchronsignal) wieder außerhalb des Spannungsbereichs des Bildsignals rückgewonnen werden.
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungen (U,. -U) bzw. das digitale Synchronsignal mittels eines vom Austastsignal (A) gesteuerten Umschalters (7 bzw. 11) für das Einfügen in das Videosignal bereitgestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5ν dadurch gekennzeichnet, daß ein beliebiges digitales Synchronsignal (S) als Tabellenwert aus einem vom Austastsignal (A) gesteuerten (programmierbaren) Speicher (6) entnommen wird.