DE3431200A1

DE3431200A1 - Farbfernsehwiedergabegeraet

Info

Publication number: DE3431200A1
Application number: DE19843431200
Authority: DE
Inventors: Dalton Harold Pritchard; Walter Edgar Princeton N.J. Sepp
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1985-03-07
Also published as: AU3202984A; ATA273284A; PT79122A; KR850002192A; GB2145603A; GB8420974D0; IT8422422A0; PT79122B; GB2145603B; AT391967B; HK31193A; DE3431200C2; AU570994B2; CS265207B2; CS624784A2; FR2551292A1; JPS6070890A; FR2551292B1; ES8606769A1; JPH0262079B2

Description

RCA 80011/Dr.ν.B/An
U.S.Ser.No. 526,702
AT: 26. August 1983

RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Farbfernsehwiedergabegerat

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fernsehwiedergabegerät, wie einen Fernsehempfänger, der ein Bild durch fortlaufendes Abtasten wiedergibt.

Alle derzeitigen Fernseh-Rundfunksysteme der Erde erzeugen auf den gewöhnlichen Fernsehempfängern und Monitoren sichtbare Artifakte. Bei Fernseh-Rundfunksystemen wie dem mit 525 Zeilen pro Bild und 30 Bildern pro Sekunde arbeitenden (525/30) NTSC-System oder dem 625/25-PAL-System entstehen Artifakte durch die Zeilenabtastung. Diese Artifakte werden hauptsächlich durch das in den Normen vorgesehene Zeilensprungverfahren erzeugt und in den aus verschachtelten Zeilen aufgebauten sichtbar.

Beim Zeilensprungverfahren wird z.B. ein 525-Zeilen-Bild (Vollbild) in zwei aufeinanderfolgende 262,5-Zeilen-Halbbilder aufgeteilt. Die 262 1/2 Zeilen eines Halbbildes werden in einer sechzigstel Sekunde abgetastet und anschließend werden weitere 262 1/2 Zeilen eines anderen Halbbildes abgetastet, wobei die Zeilen des zweiten Halb-

bildes die Zwischenräume zwischen den Zeilen des ersten Halbbildes einnehmen. Ein subjektiver Effekt dieser verschachtelten Abtastung besteht darin, daß eine scheinbare Vertikaldrift der Zeilen des Rasters als Funktion einer vertikalen Bewegung erzeugt wird. Die vertikale Drift ist besonders leicht zu sehen, wenn man eine Wiedergabe auf einem breiten Bildschirm mit geringem Abstand betrachtet. Ein anderer sichtbarer Effekt ist das Zwischenzeilenflimmern bei Übergängen in der Vertikalrichtung, das zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen auftritt.

Das seit einiger Zeit bestehende Interesse an hochauflösenden Fernsehsystemen (HDTV) hat zu dem Bestreben geführt, die subjektive Qualität der derzeitigen Systeme im Rahmen der bestehenden Normen zu verbessern. Eine Maßnahme, die in dieser Hinsicht vorgeschlagen worden ist, ist die fortlaufende, progressive oder sequentielle Abtastung. Das ankommende Signal in einem Format mit zwei verschachtelten Halbbildern wird in einem geeigneten Speicher gespeichert und anschließend ohne Zeilensprung, also mit fortlaufender Zeilenabtastung, wiedergegeben. Es ist beispielsweise aus der GB-OS 21 11 343 (Sony) bekannt, eine fortlaufende Abtastung durch Verwendung von Zeilenspeichern mit Mehrpunkt-Interpolation zu bewirken. Im Falle des NTSC-Systems werden 525 Zeilen des Bildes in einer sechzigstel Sekunde wiedergegeben, wobei alternierend "reelle" und "interpolierte" Zeilen mit dem doppelten der genormten Zeilenfrequenz nacheinander wiedergegeben werden. Während der nächsten sechzigstel Sekunde wird ein folgender Satz von 525 Zeilen wiedergegeben, um die ganze Vollbildzeit von einer dreissigstel Sekunde zu vervollständigen. Durch die fortlaufende Abtastung werden Artifakte in Form von Zwischenzeilenflimmern und Zeilenaufbrechen bei Bewegungsvorgängen vermieden, die bei der üblichen Wiedergabe mit zwei ineinander verschachtelten Halbbildern auftreten. Der subjektive Effekt ist eine für den Betrachter angenehmere, flimmerfreie, steti-

gere und ruhige Bildwiedergabe. Für die fortlaufende Abtastung wird im bekannten Falle ein einfacher linearer Zweipunkt-Interpolator verwendet. Dabei tritt jedoch ein gewisser Verlust an Vertikaldetail bei Übergängen auf, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen auftreten, also bei der Vertikalabtast-Nyquist-Frequenz.

Die vertikalen Details können dadurch wiederhergestellt werden, daß man über mehr als zwei Punkte interpoliert. Hierfür sind jedoch dann zwei oder mehr 1-H-Verzögerungs-Speicherelemente mit geeigneten Richtungsfaktoren im Summationsprozess erforderlich, um die Wiedergabe durch eine "bessere" Approximation in der interpolierten Zeile zu verbessern. Nachteilig an dieser Lösung ist also, daß die Wiederherstellung der vertikalen Details zusätzliche Zeilenspeicher erfordern.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Farbfernsehsystem zum Erzeugen eines fortlaufend abgetasteten Bildes eine Quelle von Fernsehsignalen, welche die Leuchtdichte und die Farbart eines Bildes darstellen, das mit Zeilensprung rasterartig abgetastet wird. Mit der Quelle für die Fernsehsignale ist eine Leuchtdichte-Zeitkompressionsschaltung gekoppelt, die die Dauer jeder Zeile des die Leuchtdichte darstellenden Signals durch einen vorgegebenen ersten Faktor teilt, um ein beschleunigtes, für die Leuchtdichte repräsentatives Signal zu bilden. Mit der Quelle für die Fernsehsignale ist ferner eine Farbartzeitkompressionsschaltung gekoppelt, die die Dauer jeder Zeile des die Farbart darstellenden Signals um einen vorgegebenen zweiten Faktor reduziert und ein beschleunigtes, für die Farbart repräsentatives Signal zu erzeugen. Die Fernsehsignale werden einer Interpolierschaltung zugeführt, die Signalzeilen erzeugt, welche für eine Näherung oder Schätzung der Signale repräsentativ sind, die das Bild zwischen den

zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen der Signale von der Fernsehsignalquelle darstellen, und die Fernsehsignale in für die Leuchtdichte repräsentative Signale und für die Farbart repräsentative Signale trennt. Das System enthält ferner eine Wiedergabeanordnung, die mit der Leuchtdichte- und der Farbart-Zeitkompressionsschaltung sowie der Interpolierschaltung gekoppelt ist, um Videozeilen, die von der Farbart-Zeitkompressionsschaltung und von der Leuchtdichte-Zeitkompressionsschaltung erhalten wurden, progressiv abzutasten.

Die Interpolierschaltung erzeugt eine Näherung oder Schätzung eines Signals aus zwei Proben der zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen des Signals um das fortlaufende Bild zu erzeugen. Wenn ein solcher Interpolationsprozeß durchgeführt wird, tritt im Bild bei Signalübergängen, die bei benachbarten Zeilen der Fernsehsignale auftreten, ein Verlust an Vertikaldetail auf. Das System enthält daher außerdem noch eine Detailschaltung zur Wiedergewinnung oder Erhaltung von Spektralkomponenten, die für das Vertikaldetail in der Leuchtdichteinformation repräsentativ sind, aus einem Signal, das Vertikaldetailinformation enthält, und zum Kombinieren dieser Spektralkomponenten mit dem die Leuchtdichte darstellenden Signal, um die Vertikaldetails bei Signalübergängen zu verbessern.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines mit fortlaufender Abtastung arbeitenden Fernsehempfängers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a einen Teil eines Fernsehbildes;

Fig. 2b bis 2j schematische Signaldarstellungen, anhand derer ein Aspekt der Erfindung in Verbindung mit Fig. 1 erläutert und ein weiterer Aspekt gezeigt

wird; und

Fig. 3, 4, 5 und 6 Blockschaltbilder weiterer Ausführungsformen eines mit fortlaufender Abtastung arbeitenden Fernsehempfängers gemäß dem erwähnten

einen Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt außerdem einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines NTSC-Farbfernsehsignales mit Zeilensprung erläutert, selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch bei Fernsehsignalen, insbesondere Farbfernsehsignalen anderer, mit Zeilensprung arbeitender Fernsehnormen anwenden, wie der PAL-Norm.

Der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 wird ein analoges Zeilensprung-Farbfernsehsignalgemisch von einer nicht dargestellten Signalquelle über eine Klemme 1 zugeführt. Bei dem analogen Signal kann es sich beispielsweise um das demodulierte Ausgangssignal des Zwischenfrequenzteiles eines üblichen Fernsehempfängers handeln.

Das Signalgemisch wird von der Klemme 1 einem Analog-Digital-Umsetzer 3 zugeführt, wo es unter Steuerung durch ein Taktsignal in eine digitale Form umgewandelt wird. Das Taktsignal kann beispielsweise eine Rate gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz f haben, also beispielsweise 4-3,58 MHz. Das digitale Signal vom A/D-Umsetzer 3 kann eine Folge von 8-Bit-Zahlen sein, die die Analogwerte des Signalgemisches darstellen. Das digitalisierte

Signalgemisch wird einer Separierschaltung 5 zugeführt, die beispielsweise einen Transversalfilterzweipol 7 mit einer Verzögerung von 1-H enthalten kann, der auch als Kammfilter bekannt ist (eine 1-Η-Verzögerung entspricht der Zeitspanne, die für das Abtasten einer horizontalen Zeile benötigt wird, also z.B. 63,5 μβ bei einem NTSC-signal). In der Separierschaltung 5 wird das um eine Zeilendauer verzögerte Signal in einem Addierer 9 mit einem unverzögerten Signal vereinigt, um ein kammgefiltertes Signal zu erzeugen. Am Ausgang des Addierers 9 steht eine für die Leuchtdichte repräsentative Komponente des Signalgemisches zur Verfügung, die ein Frequenzspektrum hat, bei dem die Signalenergie in der Nähe von ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz (z.B. 15 734 Hz) konzentriert ist und die Signalenergie Minima- oder Nullstellen in der Nähe von ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz auftreten. In entsprechender Weise werden die verzögerten und die unverzögerten Zeilen einem Subtrahierer 11 zugeführt, der ein zweites kammgefiltertes Signal liefert, welches einen niederfrequenten Vertikaldetailanteil-Anteil der Leuchtdichteinformation zusammen mit der Chrominanz- oder Farbartinformation darstellt und das ein Frequenzspektrum hat, bei dem die Signalenergie in der Nähe der ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz (z.B. 15 734 Hz) konzentriert ist und Nullstellen der Signalenergie in der Nähe von ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz auftreten. In der Separierschaltung 5 steht außerdem ein unverändertes und unverzögertes Signal an einem Schaltungsknoten 13 zur Verfügung.

Das Farbartsignal vom Subtrahierer 11 wird in einem Bandpaßfilter 15 bandgefiltert, welches die kammodulierte Farbartinformation an einen Demodulator 17 liefert. Das Bandpaßfilter 15 und alle anderen Filter, die hier erwähnt werden, können in digitaler Technik ausgeführt sein.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung wird die Farbartinformation nicht interpoliert. Selbstverständlich kann die Farbartinformation ebenfalls interpoliert werden. Der Demodulator 17 liefert ein demoduliertes I-Signal und ein demoduliertes Q-Signal an einen beschleunigugns-Prozessor 19 bzw. 21. Die Beschleunigungs-Prozessoren können so realisiert werden, wie es in der gleichrangigen Anmeldung mit der Priorität aus US-Ser.No. 526 700 erläutert ist. die Beschleunigungs-Prozessoren 19 und 21 liefern I- bzw. Q-Signale mit dem doppelten der normalen Zeilenfrequenz an eine Matrix 43.

Das Ausgangssignal des weiter unten noch näher erläuterten Leuchtdichtesignalkanals wird von einer die Signaldauer auf die Hälfte verkürzenden Beschleunigungsschaltung 23 in Form von zwei alternierenden Signalen geliefert. Aus dem ersten Signal, das als"reales" Signal bezeichnet werden soll, ist der Farbartanteil entfernt. Das zweite Signal ist ein aus jeweils zwei Punkten durch lineare Interpolation gewonnenes interpoliertes Signal.

Der Beschleunigungsschaltung 23 werden "reale" Zeilen von einem Addierer 27 sowie interpolierte Zeilen über eine Klemme 37 zugeführt, die mit der doppelten Eingangsrate alternierende reale und interpolierte Signale erzeugt. Die Beschleunigungsschaltung 23 kann so ausgebildet sein, wie es in der oben erwähnten gleichrangigen Anmeldung beschrieben ist.

Der Betrieb mit doppelter Frequenz oder Rate während des Auslesens erhöht die Bandbreite des Signals um den Faktor zwei udn verkürzt außerdem die Zeilendauer um den Faktor zwei, so daß sich also beispielsweise eine verkürzte Zeilendauer von 31,75 με anstatt von 63,5 με ergibt. Die Beschleunigungsschaltung 23 kann vier Verzögerungsleitungen enthalten, die jeweils eine horizontale Zeile lang sind

und in die die Signale mit einem Takt gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz (4sc) eingegeben werden und aus denen die Signale durch einen Kommutierungsprozess mit dem achtfachen der Farbhilfsträgerfrequenz (8sc) herausgelesen werden. Das Ausgangssignal der Beschleunigungsschaltung 23 ist also ein kontinuierliches Videosignal mit der doppelten Zeilenfreguenz, das ein Y-Signal mit der doppelten Frequenz und kontinuierlicher Leuchtdichte liefert, in welchem "reale" und interpolierte Signalinformation alternieren.

Die "realen" Leuchtdichte-Zeilen werden durch Kombinieren der nicht-kammgefilterten niedrigen Frequenzen des unverzögerten Leuchtdichtesignals mit einem komplementär hochpaßgefilterten und kammgefilterten Leuchtdichtesignal gebildet, welches vom Kammfiltersummierungsprozeß und mit vertikaler Detailinformation gewonnen wird. Genauer gesagt, wird das unverzögerte (nicht kammgefilterte) Signal vom Schaltungsknoten 13 in einem Tiefpaß 25 (der beispielsweise ein bis etwa 1,5 MHz reichendes Durchlaßband haben kann) gefiltert und über einen Addierer 33 dem Addierer zugeführt. Die kammgefilterte Leuchtdichteinformation vom Addierer 9 wird in eienm Hochpaßfilter 29 hochpaßgefiltert, welches die horizontale Detailkomponente des "realen" Leuchtdichtesignales liefert, die beispielsweise eine Bandbreite von 1,5 bis 4 MHz hat. Das hochpaßgefilterte und kammgefilterte Leuchtdichtesignal wird mit dem tiefpaßgefilterten, nicht kammgefilterten Leuchtdichtesignal im Addierer 27 unter Bildung des "realen" Leuchtdichtesignals kombiniert, welches dann der Beschleunigungsschaltung 23 zugeführt wird. Die vertikale Detailinformation wird durch Tiefpaßfiltern des kammgefilterten Ausgangssignals vom Subtrahierer 11 in einem Tiefpaßfilter 31 gewonnen, dann durch einen Verstärker 35 gewichtet udn schließlich im Addierer 33 mit der tiefpaßgefilterten Information vom Tiefpaßfilter 25 kombiniert. Ferner wird das Ausgangssignal des Tiefpaß-

filters 31 in einem Verstärker 41 gewichtet und in einem Addierer 39 mit dem Ausgangssignal des Addierers 9 kombiniert, um eine subjektive Anhebung (Verbesserung) der visuellen Schärfe von vertikalen Übergängen zu bewirken. 5

Anhand von Fig. 2 soll nun durch zeilenweise Analyse erläutert werden, wie die vertikalen Details bei vertikalen Signalübergängen verbessert werden. Fig. 2a zeigt einen Teil eines Fernsehrasterbildes 201 mit einigen vertikalen Übergängen. Oben befindet sich ein grauer Bereich 203, in der Mitte ein weißer Bereich 205 und unten ein weiterer grauer Bereich 207. Die Fig. 2b bis 2j zeigen Zeile für Zeile, die vertikalen Signalübergänge und die durch die Einrichtung gemäß Fig. 1 bewirkte Verbesserung. In Fig. 2b ist das Eingangssignal der Verzögerungsschaltung 7 dargestellt, das zeigt, daß zwischen den Zeilen n+1 und n+2 ein Übergang von grau auf weiß und zwischen den Zeilen n+5 und n+6 ein Übergang von weiß nach grau stattfindet. In Fig. 2c ist das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 7 dargestellt, das die gleichen, jedoch um eine Zeile verzögerten Übergänge enthält, was durch die 1H-Verzögerung in der Verzögerungsschaltung 7 verursacht wird. Die beiden Signale, die in Fig. 2b und 2c dargestellt sind, werden im Addierer 9 vereinigt, der das in Fig. 2d dargestellte kombinierte Signal, d.h. ein interpoliertes Signal, liefert. Aus Fig. 2d ist ersichtlich, daß durch den Summiterungs-(Interpolations-)Prozess ein gewisser Verlust an Vertikaldetail eingetreten ist, da der Signalübergang, der im ursprünglichen Signal zwischen den Zeilen n+1 und n+2 stattgefunden hat, nun zwei Zeilenperioden braucht, d.h., von der zeile n+1 bis zur Zeile n+3. Der vertikale Übergang oder Grauwertsprung wird also weicher oder flacher. Fig. 2e stellt das Signal gemäß Fig. 2c nach Verzögerung und Invertierung dar. Wenn das verzögerte und invertierte Signal gemäß Fig. 2e mit dem direkten oder ursprünglichen signal gemäß Fig. 2b kombiniert wird, ergibt sich das in

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Fig. 2f dargestellte Signal (z.B. am Ausgang des Verstärkers 35), das die Details der vertikalen Übergänge des direkten oder ursprünglichen Signals darstellt. Wenn das Signal gemäß Fig. 2f mit dem ursprünglichen, direkten Signal (Fig. 2b) in einem bestimmten Verstärkungsgrad- oder Amplitudenverhältnis kombiniert wird, erhält man das in Fig. 2g dargestellte Signal (z.B. am Ausgang des Addierers 33), das eine Vertikalanhebung oder Vertikaldetailakzentuierung aufweist.

Wird das Signal gemäß Fig. 2f in der Polarität umgekehrt, wie es in Fig. 2h dargestellt ist (beispielsweise im Verstärker 41) und mit einem bestimmten relativen Verstärkungsgrad- oder Größenverhältnis mit dem interpolierten Signal gemäß Fig. 2d vereinigt wird, so resultiert das in Fig. 2i dargestellte Signal (beispielsweise das Ausgangssignal des Addierers 39). Fig. 2i stellt das interpolierte Signal dar, das eine Vertikaldetailanhebung aufweist. Wenn Fig. 2g und 2i übereinander gezeichnet werden, wie es in Fig. 2j dargestellt ist, werden die Übergänge des Signals subjektiv angehoben. Ein solches Alternieren der Polarität von "realen" zu "interpolierten" Zeilen stellt einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dar.

Das Leuchtdichtesignal wird also mit einer Vertikaldetailanhebung versehen, um die durch den Interpolationsprozeß bewirkte Verflachung der Ränder zu reduzieren. Während einer ersten Halbbildzeitperiode (ungerades Halbbild) wird ein 525-Zeilen-Halb- oder Teilbild fortlaufend, also ohne Zeilensprung, abgetastet, dabei wechseln sich reale und interpolierte Zeilen ab. Beim nächstfolgenden Teilbild (entsprechend dem geradzahligen Halbbild) werden die Positionen des fortlaufend abgetasteten Teilbildes, die bei dem vorangegangenen Teilbild von den "realen" Zeilen eingenommen waren, nun von "interpolierten" Zeilen eingenom-

men und die Positionen, die im ungeraden Teilbild von den "interpolierten" Zeilen eingenommen worden waren, werden im geraden Teilbild nun von den "realen" Zeilen eingenommen. Die ungerade Zahl von Zeilen in einer fortlaufenden Abtastsequenz bewirkt also eine Verschiebung der "realen" und "interpolierten" Zeilen von Teilbild zu Teilbild, so daß die "realen" und "interpolierten" Zeilen aufeinanderfolgender Teilbilder oder "Felder" einander überlagert, erscheinen, wie es in Fig. 2j dargestellt ist.

Wie erwähnt, hängen der Verstärkungsgrad, die Polarität und das Vorhandensein oder Fehlen einer vertikalen Anhebung oder Akzentuierung in einem Kanal von der angestrebten subjektiven Wirkung ab. Beispielsweise ergibt die Addition einer Vertikalanhebung in einem bestimmten relativen Verstärkungsgradverhältnis in den "realen" Zeilen eine Form von Vertikaldetailvarbesserung während die Addition einer Vertikalanhebung wieder in einem vorgegebenen relativen Verstärkungsgradverhältnis im Kanal der "interpolierten" Zeilen eine andere Form von Vertikaldetailverbesserung ergibt und schließlich eine Vertikalanhebung in beiden Kanälen, also sowohl bei den realen als auch bei den interpolierten Zeilen eine dritte Form von Vertikaldetailverbesserung liefert.

Es dürfte im allgemeinen zweckmäßig sein, in den jeweiligen Signalwegen eine Vertikalanhebung vorzusehen, die symmetrisch ist und eine entgegengesetzte Polarität hat (siehe Fig. 2j). Dabei kann zwar bei den Übergängen (Zeilen n+2 und n+6 in Fig. 2j) ein gewisses restliches Flimmern auftreten, es ergibt sich jedoch subjektiv ein angenehmer Gesamteindruck.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Vertikalanhebung im "realen" oder direkten Signalweg durch die Kombination des Tiefpaßfilters 31 , des Addierers 33 und des wichtenden

Verstärkers 35 erfolgen. Die Vertikalanhebung im "interpolierten" Kanal erfolgt durch die Kombination des Tiefpaßfilters 31, des Addierers 3 9 und des wichtenden Verstärkers 41. Bei Fig. 1 besteht die Möglichkeit, verschiedene Grade von Vertikalanhebung wählen zu können. Diese Möglichkeit wird durch die Verstärker 35 und 41 geschaffen, deren Verstärkungsgrad und Verstärkungspolarität entsprechend der angestrebten subjektiven Wirkung gewählt werden können. Die Verstärker 35 und 41 liefern die gewünschte Wichtungsfunktion. Es ist möglich, Verstärker 35 und 41 mit einer nichtlinearen Übertragungskennlinie zu verwenden, um einen gewünschten Kompromiß zwischen subjektiver Detailerhöhung und Flimmern zu erreichen. Beispielsweise kann man mit einer Kennlinie arbeiten, wie sie in der US-PS 4 245 237 (Lagoni) beschrieben ist.

Ein spezieller Fall der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bestände darin, eine Wiederholung der kammgefilterten Leuchtdichte mit zweifacher Rate ohne Interpolation, z.B. in einer Einrichtung, wie sie der US-PS 4 415 931 (US-Ser.No. 359,612 vom 18. März 1982) beschrieben ist. In allen Anordnungen hat das äquivalente zeitliche Vertikalfilter eine Nullstelle bei der horizontalen Zeilenfrequenz, so daß ein Aufbrechen der Zeilenbei Bewegung vermieden wird. Die vertikale Schärfe ist jedoch eine Funktion des Betrages des wieder eingesetzten vertikalen Details und einem Kompromiß zwischen Schärfe und Zwischenzeilenflimmern zugänglich.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 werden die getrennten, doppelfreguenten Signale Y, I und Q in der Matrixschaltung 43 matriziert, welche doppelfrequente Rot-, Grün- und Blau-Signale R, G bzw. B liefert. Die Signale R, G und B, bei denen es sich um digitale Signale handelt, werden Digital-Analog-Umsetzern 45, 47 bzw. 49 zugeführt, um analoge R-, G- und B-Ausgangssignale zu erzeugen. Die analogen Signale R, G und B an den Ausgängen der D/A-Umsetzer 45, 47 und

49, die die doppelte Bandbreite der entsprechenden genormten Signale haben, werden einer Wiedergabeeinheit 51, die eine Bildröhre enthält, zugeführt, welche beim fortlaufenden Abtasten der 525 Zeilen pro "Teilbild" mit einer Frequenz von beispielsweise 31,75 KHz arbeitet.

Durch die Einrichtung gemäß Fig. 1 werden also 525 Zeilen eines progressiv abgetasteten oder zeilensprungfreien Videosignals für jedes der verschachtelten Halbbilder aus 262 1/2 Zeilen des ankommenden Videosignals erzeugt und wiedergegeben. Das Aussehen einer solchen Wiedergabe ist eine bessere Annäherung an die einer Wiedergabe mit gleichförmigem Bildfeld (einer Wiedergabe, die keine subjektiv erkennbaren Abtastzeilen aufweist).

Die Einrichtung gemäß Fig. 2 arbeitet mit einer Zweipunktinterpolation und einer Umsetzung auf die doppelte Rate oder Frequenz im Leuchtdichtekanal mit vertikaler Detailanhebung zuzüglich einer Umsetzung mit doppelter Rate oder Frequenz (ohne Interpolation) im Farbartkanal. Das Leuchtdichtesignal alterniert jeweils zwischen einer interpolierten Zeile doppelter Geschwindigkeit und einer "realen" Zeile doppelter Geschwindigkeit. Die demodulierten Chrominanz- oder Farbartkomponenten werden individuell in der Geschwindigkeit verdoppelt und mit der Leuchtdichte doppelter Geschwindigkeit matriziert, um die Komponentensignale R, G und B doppelter Geschwindigkeit für den Betrieb einer Wiedergabe mit verdoppelter Zeilenfrequenz (die beispielsweise von 15,734 Hz auf 31,468 Hz erhöht wurde) zu erzeugen.

Fig. 3 zeigt einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung für eine fortlaufende Abtastung mit verbessertem Vertikaldetail. Bei der hier verwendeten Technik wird die Vertikaldetailinformation durch Subtraktion der interpolierten Zeile von der "realen" Zeile erhalten.

In allen Figuren sind gleiche oder gleichartige Schaltungselemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 wird ein signalgemisch über eine Klemme 1 einem Analog-Digital-Umsetzer 3 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Separierschaltung 5 verbunden ist. In der Separierschaltung wird das digitalisierte Signal in ein kammgefiltertes Leuchtdichtesignal am Ausgang des Addierers 9, ein nicht-kammgefiltertes, unverzögertes Signal an der Klemme 13 und ein kammgefiltertes Farbartsignal, das die niederfrequente Leuchtdichte-Vertikaldetailinformation enthält, am Ausgang des Subtrahierers 11 aufgeteilt. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 wird das Farbartsignal genauso verarbeitet wie bei Fig. 1. Es wird also in einem Bandpaßfilter 15 bandgefiltert, im Demodulator 17 in I- und Q-Komponenten demoduliert und in den Beschleunigungsschaltungen 19 bzw. 21 in der Geschwindigkeit auf das zweifache erhöht und die dabei entstehenden I- und Q-Signale doppelter Geschwindigkeit werden der Matrix 43 zugeführt. Das Leuchtdichtesignal wird insoweit ähnlich wie bei Fig. 1 verarbeitet, als das kammgefilterte Leuchtdichtesignal im Hochpaßfilter 29 hochpaßgefiltert und im Addierer 27 mit dem tiefpaßgefilterten, unverzögerten, nicht-kammgefilterten Leuchtdichtesignal vom Tiefpaßfilter 25 kombiniert wird. Dieses "reale" Signal wird einer Beschleunigungs-Puffer-Schaltung 23 zugeführt, die seine Geschwindigkeit verdoppelt. Das interpolierte Ausgangssignal, das vom Addierer 9 der Separierschaltung 5 erzeugt wird, wird der Klemme 37 der Beschleunigungs-Puffer-Schaltung 23 zugeführt, in der seine Rate verdoppelt wird. Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Aspekt der Erfindung wird die Vertikaldetailinformation dadurch gewonnen, daß man das Ausgangssignal vom Addierer 27, d.h., die "realen" Zeilen und die interpolierten Zeilen (vom Addierer 9) einem Subtrahierer 301 zuführt. Die Vertikaldetailinformation wird dann in einer Beschleunigungsschal-

, tung 303 auf die doppelte Geschwindigkeit beschleunigt, um der Beschleunigung auf die doppelte Geschwindigkeit, die in der Beschleunigungsschaltung 23 stattfindet, Rechnung zu tragen. Die Vertikaldetailinformation doppelter p- Geschwindigkeit von der Beschleunigungsschaltung 303 wird dann einem Verstärker 305 zugeführt, der die Polarität und den Verstärkungsgrad der Vertikaldetailinformation zu wählen gestattet, und dann mit der auf die doppelte Geschwindigkeit beschleunigten Leuchtdichteinformation im Addierer _in kombiniert. Die akzentuierte oder angehobene Leuchtdichteinformation vom Addierer 307 wird dann ebenfalls der Matrix 43 zugeführt, in der die Signale Y, I und Q doppelter Geschwindigkeit oder Rate matrizmäßig verarbeitet werden, um die R-, G- und B-Signale doppelter Rate zu erzeugen, die

_Ί_ dann in Digital/Analog-Umsetzern 45, 47 bzw. 49 in Analogb

Signale umgewandelt werden. Die Analogsignale werden schließlich der Wiedergabeeinheit 51 zur Wiedergabe mit fortlaufender Abtastung zugeführt.

Fig. 4 zeigt wieder eine andere Ausführungsform der Erfin-

dung. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 4 werden für die Anhebung der Vertikaldetails komplementäre Tiefpaß- und Hochpaßfilter verwendet. Das Fernsehsignalgemisch wird wieder über eine Eingangsklemme 1 und einen Analog-Digital-Umsetzer 3 einer Separierschaltung 5 zugeführt, die ein inter-25

poliertes Leuchtdichtesignal am Ausgang eines Addierers 9, ein "reales" Leuchtdichtesignal am Schaltungsknoten 19 und ein kammgefiltertes Farbartsignal, welches die niederfrequenten Vertikaldetails des Leuchtdichtesignals enthält, am Ausgang eines Subtrahierers 11 liefert. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 11 wird komplementären Filtern zugeführt, welche ein Tiefpaßfilter 31 und ein Hochpaßfilter 401 enthalten. Das tiefpaßgefilterte Signal wird über Anordnungen 41 bzw. 35 zur Einstellung des Verstärkungsgrades entsprechenden Addierern 39 bzw. 33 zugeführt, um die Vertikal-35

details der interpolierten und der "realen" Signale anzuheben. Es sei bemerkt, daß man die beiden Addierer 33 und

39 oder nur den Addierer 33 oder nur den Addierer 39 verwenden kann, was von der jeweils angestrebten Wirkung abhebt. Auch die Polarität und der Verstärkungsgrad der Verstärker 35 und 41 hängen von der angestrebten subjektiven Wirkung ab. Das interpolierte Ausgangssignal vom Addierer 39 wird einer Klemme 37 einer Beschleunigungsschaltung 23 zugeführt, während das Ausgangssignal des Addierers 33 einem Subtrahierer 403 zugeführt wird. Im Subtrahierer wird die hochfrequente verschachtelte Farbartinformation aus dem "realen" Leuchtdichtesignal nach Art eines Kammfilters entfernt. Das "reale" Leuchtdichtesignal, das nun keine Farbartinformation mehr enthält, wird der Beschleunigungsschaltung 23 zugeführt. Die Beschleunigungsschaltung 23 liefert Leuchtdichteinformation doppelter Rate, die zwischen "realen" und interpolierten Zeilen alterniert und einer Matrix 43 zugeführt wird. Die hochpaßgefilterte Farbartinformation vom Hochpaßfilter 401 wird einem Demodulator 17 zugeführt, in dem sie in ihre Komponenten I und Q demoduliert wird. Die Komponenten I und Q werden Beschleunigungsschaltungen 19 und 21 zugeführt, welche I- bzw. Q-Signale doppelter Rate liefern, welche der Matrix 43 zugeführt werden. Die Ausgangssignale R, G und B der Matrix 43 werden in Digital/Analog-Umsetzern 45, 47 bzw, 49 in analoge R-, G- und B- Signale umgewandelt, welche einer Bildröhre 51 zur Wiedergabe mit progressiver Abtastung zugeführt werden, wie es oben erläutert worden ist.

Eine andere Möglichkeit, die anhand von Fig. 4 beschriebene komplementäre Tiefpaß- und Hochpaßfilterung zu bewirken, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Einrichtung gemäß Fig. 5 enthält ein Hochpaßfilter 401, welches durch ein Verzögerungselement 501 und einen Subtrahierer 503 gebildet wird. Die durch das Verzögerungselement 501 bewirkte Verzögerung ist gleich der Verzögerung im Tiefpaßfilter 31, so daß das Ausgangssignal des Subtrahierers 503, das das niederfrequente, kammgefilterte Signal enthält, die Wirkung einer Hoch-

paßfilterung des Farbartausgangssignales vom Subtrahierer 11 hat. Die anderen Einzelheiten der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 entsprechen denen der Fig. 4 und brauchen daher nicht mehr erläutert zu werden.
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Eine besonders zweckmäßige Lösung des Problems, eine fort-, laufende Abtastung mit Vertikaldetailverbesserung zu schaffen, ist in Fig. 6 dargestellt. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 6 werden die realen Zeilen durch Addition der niederfrequenten Detailinformation im Farbartsignalausgang der Separierschaltung 5 zum kammgefilterten Leuchtdichtesignal vom Leuchtdichtesignalkanal der Separierschaltung 5 erzeugt. Das ursprüngliche Farbfernsehsignalgemisch an der Klemme 1 wird wieder in einem Analog-Digital-Umsetzer 3 digitalisiert und das digitalisierte Signal wird in der Separierschaltung in ein kammgefiltertes Leuchtdichtesignal am Ausgang eines Addierers 9, ein kammgefiltertes Farbartsignal, das die niederfrequente Leuchtdichtedetailinformation enthält, am Ausgang eines Subtrahierers aufgeteilt. Das Leuchtdichtesignal wird bei der Einrichtung gemäß Fig. 6 in der gleichen Weise verarbeitet wie bei der Einrichtung gemäß Fig. 1. Es wird in einem Bandpaßfilter 15 bandgefiltert, in einem Demodulator 17 in die Komponenten I und Q demoduliert und die demodulierten Komponenten werden in Beschleunigungsschaltungen 19 und 21 auf die doppelte Rate beschleunigt und die I- und Q-Signale doppelter Rate werden schließlich einer Matrix 43 zugeführt. Das kammgefilterte Leuchtdichtesignal vom Addierer 9 der Separierschaltung 5 wird gleichzeitig einem Addierer 601 und einem Addierer 39 zugeführt. Der Ausgang des Subtrahierers 11 wird einem Tiefpaßfilter 31 zugeführt, wo die kammgefilterte Vertikaldetailinformation vom Ausgangssignal des Subtrahierers 11 gewonnen wird. Das tiefpaßgefilterte Signal vom Tiefpaßfilter 31 wird im Addierer 601 zum kammgefilterten Leuchtdichtesignal addiert, um das "reale" Signal zu erzeugen. Das Ausgangs-

signal des Addierers 601 ist also ein Leuchtdichtesignal, bei dem die niederfrequente Vertikaldetailinformation nach dem Kammfilterprozeß in der Separierschaltung 5 wieder hergestellt worden ist. Das tiefpaßgefilterte Signal vom Tiefpaßfilter 31 wird außerdem über Anordnungen 35 und 41, die zur Verstärkungsgradsteuerung dient, einem Addierer 33 bzw. einem Addierer 39 zugeführt, um die Vertikaldetails im "realen" und im interpolierten Signal anzuheben. Auch hier kann man, wie oben erwähnt wurde, die beiden Addierer 33 und 39 oder nur den Addierer 33 oder nur den Addierer 3 9 verwenden, je nachdem, welchen subjektiven Effekt man erreichen möchte. Auch der Verstärkungsgrad und die Polarität der Verstärker 35 und 41 werden der angestrebten subjektiven Wirkung entsprechend gewählt. Das interpolierte Ausgangssignal vom Addierer 39 wird einer Klemme 37 der Beschleunigungsschaltung 23 zugeführt und das Ausgangssignal des Addierers 33 wird einem anderen Eingang der Beschleunigungsschaltung 23 zugeführt. Die Beschleunigungsschaltung 23 liefert ein Leuchtdichtesignal doppelter Rate, in dem sich "reale" und interpolierte Zeilen abwechseln, an die Matrix 43. Die Ausgangssignale R, G und B der Matrix 43 werden durch Digital-Analog-Umsetzern 45, 47 und 49 in Analogsignale umgewandelt und diese werden einer Bildröhre 51 zur Wiedergabe mit fortlaufender Abtastung zugeführt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Sequenz der interpolierten und "realen" Zeilen wichtig sein kann, wenn die Sequenz der Zeilen des Eingangssignales A, B, c und D ist,dann soll die Sequenz der "realen" und interpolierten Zeilen A, A+B, B, B+C, C, C+D, D sein. Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Einrichtungen liefern eine solche Reihenfolge.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß Einrichtungen zur Erzeugung von Signalen mit verbesserter Vertikalschärfe für eine zeileninterpolierte fortlaufende Abtastung beschrieben wurden. Dies wird mit einem Minimum an

Zeilenspeicherelementen erreicht. Tatsächlich wurden Einrichtungen entwickelt, bei denen Elemente eines Zweipol-Transversalfilters mit einer Verzögerung von einer Zeilendauer zur Erzeugung von getrennten Leuchtdichte- und Farbartkomponenten sowie der interpolierten Leuchtdichteinformation verwendet werden.

Selbstverständlich gibt es auch noch andere, hier nicht im einzelnen beschriebene Möglichkeiten, zur Realisierung der Erfindung, die in den Rahmen der Patentansprüche fallen. So arbeitet beispielsweise der Farbartsignalkanal bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen nur mit Geschwindigkeitsverdopplung, jedoch ohne Interpolation. Selbstverständlich fallen Einrichtungen mit Interpolation im Farbartsignalkanal ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Ferner wird bei den beschriebenen Schaltungen zur Demodulation und Geschwindigkeitserhöhung der Farbartinformation die Demodulation des Farbartsignales in seine I- und Q-Komponente vor dem Geschwindigkeitserhöhungsprozeß durchgeführt. Man kann jedoch auch die Geschwindigkeitserhöhung vor der Demodulation durchführen, wie es in der oben erwähnten gleichrangigen Anmeldung beschrieben ist, auf deren Offenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Weiterhin wird im Leuchtdichtekanal der beschriebenen Einrichtungen die Leuchtdichte vom Parbartkanal vor der Geschwindigkeitserhöhung auf das Doppelte abgetrennt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erhöhung der Geschwindigkeit auf das Doppelte in Verbindung oder vor dem Separationsprozeß durchgeführt werden kann. Die Erfindung wurde außerdem anhand der Verwendung eines Zweipol-Transversalfilters mit einer Verzögerung von einer Zeilendauer für die Aufspaltung des Signalgemisches in seine Leuchtdichte- und seine Farbartkomponente und die Verwendung des Transversalfilters für den Interpolierer beispielsweise beschrieben.

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Claims

DR.:bIETER"-V? feE
DIPL. ING. PETER SCHÜTZ 32**3 1

DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER * ** «3»

PATENTANWÄLTE

MARIA-THERESIA-STRASSH 22 POSTFACH 8Ö02 60

D-βΟΟΟ MUENCHEN 86

RCA 80011/Dr.ν.B/An
U.S.Ser.No. 526,702
AT: 26. August 1983

RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Farbfernsehwiedergabegerät Patentansprüche

Farbfernsehwiedergabegerät zum Erzeugen eines fortlaufend abgetasteten Bildes, bei welchem Leuchtdichte- und Farbartinformation eines Farbfernsehsignales, welches erste Zeilen solcher Information, die ein mit Zeilensprung abgetastetes Bild darstellen, durch eine Separieranordnung (5, 7, 11, 13) getrennt werden; zweite Zeilen solcher Information, welche mit den ersten Zeilen des Fernsehsignales verschachtelt wiederzugeben sind, erzeugt werden; wobei die Dauer der Zeilen der 0 Leuchtdichte- und Farbartinformation durch eine Zeitkompressorschaltung (19, 21, 23) zeitlich komprimiert werden und die zeitlich komprimierten Zeilen durch eine Wiedergabeeinrichtung (51) in einem Format mit fortlaufender Abtastung wiedergegeben werden, gekenn-

zeichnet durch eine Schaltungsanordnung (31, 35, 41) zum Gewinnen von Signalkomponenten, welche Detailinformation darstellen, die im Bild quer zu den Zeilen auftritt, und durch eine Schaltungsanordnung (33, 39) zum Kombinieren dieser Detailinformation mit der Leuchtdichteinformation.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkompressorschaltung (19, 21) jede erste Farbartinformationszeile zeitlich komprimiert und wiederholt, um die ersten Zeilen der zeitkomprimierten Farbartinformation zu erzeugen, die mit den zweiten Zeilen dieser Information verschachtelt sind.
3 Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Separieranordnung (5) außerdem für die Erzeugung von Schätzungen der zweiten Leuchtdichteinformationszeilen als die genannten zweiten Zeilen ausgebildet ist (9).
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Separieranordnung (5) das Fernsehsignal in eine erste und eine zweite Komponente trennt, wobei die erste Komponente die Leuchtdichteinformation der geschätzten zweiten Zeilen darstellt und ein Frequenzspektrum hat, dessen Signalenergie in der Nähe von ganzzahligen Vielfachen der Zeilenabtastfrequenz des Bildes konzentriert ist und Nullstellen der Signalenergie sich in der Nähe von ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz liegen und die zweite Komponente weitere Leuchtdichteinformation darstellt, welche die Detail- und Farbartinformation repräsentiert und ein Frequenzspektrum hat, bei dem die Signalenergie in der Nähe von ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz konzentriert ist und Nullstellen der Signalenergie sich in der Nähe von ganzzahligen Vielfachen der Zeilen-

frequenz befinden.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungsschaltung (31) mit der erwähnten zweiten Komponente gekoppelt ist, um aus dieser die die Details darstellende Information zu gewinnen und sie der Kombinierschaltung (33, 39) zuzuführen (Fig. 1, 4, 5 und 6).
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinierschaltung (35, 39) die Detailinformation mit einem vorgegebenen Verstärkungsgrad und einer vorgegebenen Polarisation mit den ersten Leuchtdichteinformationszeilen kombiniert (Fig. 1, 4, 5, 6).
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konbinierschaltung die Detailinformation mit vorgegebenem Verstärkungsgrad und vorgegebener Polarität mit den zweiten Leuchtdichteinformationszeilen kombiniert (Fig. 1, 4, 5 und 6).
8. Gerät nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detailinformation mit den ersten Zeilen mit entgegengesetzter Polarität kombiniert wird wie mit den zweiten Zeilen (Fig. 1, 4, 5, 6).
9. Gerät nach Anspruch 8 oder 6 und I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Detailinformation mit den ersten Zeilen mit einem anderen Verstärkungsgrad kombiniert wird als mit den zweiten Zeilen (Fig. 1, 4, 5, 6).
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinierschaltung die Detailinformation mit nichtlinearer Übertragungscharakteristik mit den ersten und/oder zweiten Leuchtdichteinformationszeilen kombiniert.
11. Gerät nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß es außerdem eine Kombinierschaltung (601) zum Kombinieren der Detailinformation mit den ersten Leuchtdichteinformationszeilen enthält (Fig. 6).
12. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Geiwnnungsschaltung eine erste Filteranordnung (31) zum Gewinnen der Detailinformation aus der zweiten Komponente enthält, und daß eine zweite Filteranordnung (15, 401, 401') zum Trennen der Farbartinformation von der zweiten Komponente vorgesehen ist.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Schaltungsanordnung (403) vorgesehen ist, der die ersten Leuchtdichteinformationszeilen und die Farbartinformation zugeführt sind, um die Farbartinformation aus den ersten Leuchtdichteinformationszeilen zu entfernen (Fig. 3, 4, 5).
14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungsschaltung (301) die Detailinformation aus den ersten und den zweiten Leuchtdichtesignalzeilen gewinnt (Fig. 3).
15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gewinnungsschaltung (301) eine Anordnung zum Bilden der Differenz zwischen den ersten und den zweiten Leuchtdichteinformationszeilen als Detailinformation enthält (Fig. 3).
16. Gerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkompressorschaltung einen ersten Zeitkompressor (23) zum zeitlichen Komprimieren der ersten und der zweiten Leuchtdichteinformationszeilen sowie einen zweiten, getrennten Zeitkompressor zum zeitlichen

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1 Komprimieren der Detailinformation enthält, und daß die Kombinierschaltung (307, 35) die zeitlich komprimierte Detailinformation mit der zeitlich komprimierten Leuchtdichteinformation kombiniert (Fig. 3).
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinierschaltung (305, 307) die zeitlich komprimierte Detailinformation mit vorgegebener Verstärkung und Polarität mit der zeitlich komprimierten Leuchtdichte-10 information kombiniert (Fig. 3).