DE3512681A1

DE3512681A1 - Bildsignalverarbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3512681A1
Application number: DE19853512681
Authority: DE
Inventors: Paul Roderick Noel Kellar; Brian Robert Gordon Newbury Berks. Nonweiler
Original assignee: Quantel Ltd
Current assignee: Quantel Ltd
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1985-10-24
Also published as: FR2563401B1; US5150213A; JP2813881B2; GB8410181D0; GB2158671B; GB2158671A; DE3512681C2; FR2563401A1; JPS60233984A; GB8507876D0

Description

■If·

BILDSIGNALVERARBEITUNGSVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung, die insbesondere, aber nicht ausschließlich, dazu dient, sogenannte Regie- oder Produktionseffekte beim Fernsehen zu erzeugen.

In der GB Patentanmeldung Nr. 8 306 789 wird eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung beschrieben, bei der Regieeffekte dadurch erzeugt werden, daß Eingangsbildsignale, die im Fernsehrasterformat empfangen werden, an Speicherplätzen eines Bildspeichers eingeschrieben werden, die so gewählt sind, daß dann, wenn die Signale anschließend von den Speicherplätzen im Fernsehrasterformat gelesen werden, die Signale im Raster umgeordnet sind, um die Form des Bildes, seine Größe oder Lage, oder das Bild in anderer Weise zu ändern. Um diese Wahl der Speicherplätze für die Eingangssignale zu ermöglichen, ist ein Bildformspeicher vorgesehen, der an Stellen, die den jeweiligen Bildpunkten im Fernsehraster entsprechen, Adressensignale enthält, die Speicherplätze im Bildspeicher identifizieren, an denen die Eingangsbildsignale eingeschrieben werden sollten, um den gewünschten Effekt zu erhalten. Eine Gruppe von Adressensignalen, die eine gewünschte Bildform oder ein anderes Merkmal eines Bildes beschreiben, wird Adressenliste genannt. Normalerweise ist die Adressenliste nur grob unterteilt, so daß sie beispielsweise eine Adresse für jeden achten Bildpunkt in jeder achten Zeile eines Bildes umfaßt. Reihen von Adressen-

listen sind dazu vorgesehen, sich ändernde Effekte zu erzeugen, wobei aufeinanderfolgende Listen in einer Reihe, beispielsweise jedes vierte Halbbild beschreiben. Die Adressen sind in dieser Weise in einem groben Raster verteilt und es sind Interpoliereinrichtungen vorgesehen, um die Adressen für die dazwischenliegenden Bildpunkte sowie auch für die dazwischenliegenden Halbbilder zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, die Adressen schneller als in Echtzeit zu lesen, sie jedoch nach dem Interpolieren zum Einschreiben der Eingangsbildsignale in den Bildspeicher in Echtzeit zu verwenden.

Die gespeicherten Listen werden in den Bildformspeicher von einem Rechner eingegeben, der eine Tastatur oder eine andere Steuereinrichtung aufweist, über die die gewünschten Regieeffekte in den Rechner eingegeben werden können. Der Rechner ist so ausgebildet und programmiert, daß er die Adressen für die gewünschten Listen unter der Steuerung der Rechnerprogramme erzeugt. Die im Bild erzeugbaren Effekte schließen beispielsweise das Aufrollen eines Blattes oder Bogens zu einem Zylinder, das Umdrehen der Seiten eines Buches oder beispielsweise das Umwandeln einer Landkarte in Merkatorprojektion in eine Darstellung der Landkarte auf einem Globus ein. Um die Erzeugung von Effekten zu ermöglichen, die das Ändern des Bildes eines zweidimensionalen Gegenstandes in das Bild eines dreidimensionalen Gegenstandes oder das Drehen eines Gegenstandes im Raum einschliessen, ist der Rechner so ausgebildet und programmiert, daß er Adressen in drei Dimensionen erzeugt und dann die dreidimensionalen Adressen in zweidimensionale Adressen durch eine Projektion auf die Bildebene unter Berücksichtigung der Perspektive umwandelt.

Jeder Speicherplatz im Bildspeicher, an dem die umgeordneten Bildsignale eingeschrieben sind, entspricht einem Bildpunkt im Fernsehsignalausgangsraster. Im allgemeinen wird jedoch die vom Rechner berechnete Adresse nicht mit einem Speicherplatz im BiId-

3 P 1 Γ Π 8 1

speicher zusammenfallen/ sondern innerhalb eines rechteckigen Bereiches liegen, der von vier Speicherplätzen begrenzt wird. Beim Einschreiben eines Eingangsvideosignals (bezüglich eines Bildpunktes im Eingangssignalraster) in den Bildspeicher ist es daher gewöhnlich notwendig, das Signal durch Interpolation unter den vier Speicherplätzen zu verteilen (diese Interpolation ist von der vorher erwähnten Adresseninterpolation verschieden) . Das bedeutet, daß auf bis zu vier Speicherplätze für jede Adresse zugegriffen werden muß, die direkt oder durch Interpolation von der Liste erhalten wird. Das hat zur Folge, daß auf jeden Speicherplatz auf die verschiedenen Adressen ansprechend, mehrmals zugegriffen werden muß. Die Verteilung der Adressen in einer Liste über den Bereich des Ausgangsbildes kann weiterhin variieren, so daß die Dichte der Adressen pro Einheitsbereich im Bild verschieden sein wird. Das kann zu falschen Änderungen in der Helligkeit über das Ausgangsbild führen. Dieser Effekt kann dann auftreten, wenn die Änderung einer Landkarte in Mercatorprojektion in das Bild einer Landkarte auf einem Globus betrachtet wird, da in diesem Fall alle Bildsignale, die den oberen Teil der ersten Landkarte wiedergeben, im Bereich des Nordpoles auf dem Globus zusammengedrängt würden. Um diesen Effekt zu mildern, sind Einrichtungen vorgesehen, die in variabler Weise die Bildsignale vor ihrem Einschreiben in den Bildspeicher proportional zur Dichte der Adressen dämpfen, um eine Dichtekompensation zu bewirken.

Die in der o.g. Patentanmeldung beschriebene Vorrichtung ist eine leistungsfähige Vorrichtung zum Erzeugen von Bildeffekten in Echtzeit. Die Adressenlisten müssen jedoch off-line oder rechnerunabhängig erzeugt werden, was dazu führt, daß der Produzent oder Regisseur versucht, alle Effekte zu bestimmen, die er für ein bestimmtes Programm oder eine Serie von Programmen wünscht, da er nicht die Möglichkeit hat, Effekte während der Übertragung der Fernsehsignale zu erzeugen.

•Τ-

Durch die Erfindung wird eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung geschaffen, die eine Bildspeichereinrichtung, eine Eingabeeinrichtung zum Empfangen von Folgen von Bildpunktsignalen, die aufeinanderfolgende Bilder bestimmen, eine Bildformspeichereinrichtung für Signale, die Adressenlisten wiedergeben, um Eingangsvideosignale, die im Rasterformat empfangen werden, umzuordnen, und eine Schaltungseinrichtung zum Beeinflussen der Adressensignale vom Speicher umfaßt, um eine Bewegung der Bildform zu erzeugen, die durch die Adressensignale bestimmt ist.

Vorzugsweise ist der Bildformspeicher so ausgebildet, daß er dreidimensionale Adressensignale speichert, und ist die Schaltungsanordnung so ausgebildet, daß sie die Signale in drei Dimensionen beeinflußt und anschließend diese in zweidimensionale Adressensignale durch Projektion auf eine Bildebene unter Berücksichtigung der Perspektive umwandelt.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine größere Flexibilität der Steuerung ohne übergroße Kompliziertheit der Hardware erzielt werden kann, indem eine Bewegung der Bildform,die durch die Adressenlisten bestimmt ist, unter Verwendung einer Schaltungseinrichtung bewirkt wird, die es erlaubt, Bewegungen fortlaufend in Echtzeit durch den Regisseur oder den Produzenten einzustellen und zu regulieren, statt jeweilige Adressenlisten vorzusehen, die off-line oder unabhängig erzeugt werden müssen. Zweckmäßigerweise ist die Schaltungseinrichtung so ausgebildet, daß sie eine Drehung um drei Achsen oder eine Verschiebung in drei Dimensionen oder Kombinationen dieser Bewegungen erzeugt. Durch die Erfindung ist es möglich, die Anzahl der Adressenlisten zu verringern, die gespeichert werden müssen, wobei trotz der Tatsache, daß es weiterhin notwendig ist, eine Bibliothek von einzelnen Adressenlisten und Reihen von solchen Listen zu speichern, die Anzahl der Effekte, die erzeugt worden können, nicht mehr durch die Anzahl der vorbestimm-

— 5 —

ten Listen begrenzt ist. Die Umwandlung auf zwcidimensionale Adressen nach der Beeinflussung trägt auch zur Flexibilität der Vorrichtung bei.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben:

Figur 1 zeigt ein zweiteiliges Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungsvorrichtung.

Figur 2 und 3 zeigen in Erläuterungsansichten die Arbeitsweise eines Teils der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung.

Figur 4 zeigt Einzelheiten eines Signalprozessors, der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Figur 5 zeigt Einzelheiten eines zweiten Signalprozessors der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Figur 6 zeigt eine repräsentative Anordnung von Bildpunktadressen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung.

Figur 7 zeigt in einem weiteren Erläuterungsdiagramm die Arbeit der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung.

In der Zeichnung ist eine Bildformbibliothek 1 zum Speichern vorbestimmter Gruppen von Signalen dargestellt, die die Adressen in einem Fernsehraster bestimmen. Die Bibliothek hat die Form eines Magnetplattenspeichers und ist so ausgebildet, daß sie dreidimensionale Adressen für jeden Bildpunkt in einem groben Raster speichert, das die Liste einer Bildform bildet, wobei eine Liste beispielsweise für'jedes vierte Fernsehhalbbild

■ 1.

in Folge vorgesehen ist, um einen durchgehenden Effekt zu erzielen. Jede Dimension einer Adresse umfaßt ein 16-Bit-Wort, wobei ein Bit ein Kennzeichen-Bit ist, dessen Zweck nicht im einzelnen beschrieben werden muß. In Figur 2 geben die Punkte im Bild ABC (das nur teilweise dargestellt ist) die Stellen der Bildpunkte im Eingangsfernsehraster der Vorrichtung wieder. Es versteht sich, daß die wiedergegebenen Bildpunkte nur jeden achten Bildpunkt auf jeder achten Zeile umfassen und daß der Speicher 1 eine dreidimensionale Adresse für jeden derartigen Bildpunkt speichert. Wenn angenommen wird, daß die Adressenliste für das Bild ABC eine Liste einer bestimmten Folge ist, um eine Umwandlung des Ausgangsbildes über eine Folge von Bildformen zu bewirken, so sind andere Adressenlisten für folgende Bilder beispielsweise für das Bild A¹B¹C gespeichert, das als das vierte Halbbild nach dem Bild ABC wiedergegeben ist. Einige der Bildpunkte, für die Adressen wiedergegeben sind, sind auch in diesem Bild dargestellt. Ein Rechner 2 dient dazu, die Adressen auf Befehle ansprechend zu erzeugen, die über eine Tastatur oder eine andere Eingabeeinrichtung beispielsweise eine Tasttafel eingegeben werden. Es ist eine Steuerung 3 für den Plattenspeicher 1 vorgesehen. Der Plattenspeicher hat natürlich eine Kapazität zum Speichern vieler Bildformlisten oder eines Verzeichnisses derartiger Listen.

Die vom Plattenspeicher 1 gelesenen Adressensignale liegen über die Steuerung 3 selektiv an drei 20 000 Wort Bildformpufferspeichern 4,5, 6 über eine Schalteinrichtung 7. Der Schalter wird durch die Folgesteuerung der Vorrichtung synchronisiert, so daß Adressenlisten der Reihe nach den drei Pufferspeichern vom Speicher 1 in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zugeführt werden, von denen jedes vier Halbbilder umfaßt. Während jedes derartigen Zeitintervalls sind somit Adressenlisten in zwei der Pufferspeicher verfügbar, während eine neue Adressenliste gerade in den dritten Pufferspeicher eingeschrieben wird. Dadurch steht genügend Zeit zur Verfügung, um den Plattenspeicher trotz seiner re-

. tv-

lativ niedrigen Arbeitsgeschwindigkeit verglichen mit der Fernsehbildpunktgeschwindigkeit oder-frequenz zu adressieren. Während des fraglichen Zeitintervalls werden die beiden Pufferspeicher, beispielsweise die Pufferspeicher 4 und 5, die bereits Adressenlisten enthalten, parallel in einen zeitlichen Interpolator 8 ausgelesen, der über eine Interpolation vier Grobrasteradressenlisten, und zwar jeweils eine in jedem der vier Halbbildzeitintervalle, beispielsweise vom Bild ABC zum Bild A¹B¹C in Figur 2 erzeugt. Es versteht sich, daß die Adressen in beiden Listen ABC und A¹B¹C mehr oder weniger zu den interpolierten Adressen während des zeitlichen Bildüberganges vom Bild ABC auf das Bild A¹B¹C beitragen, so daß aus diesem Grunde von einer zeitlichen Interpolation gesprochen wird. Der Interpolator 8 kann so ausgebildet sein, wie es in der Patentanmeldung Nr. 8 306 789 beschrieben ist. Die interpolierten Adressenlisten werden Bild für Bild einer ersten Verarbeitungsschaltung 9 ausgegeben.

Es versteht sich, daß an dieser Stelle die Adressenlisten noch grobe Listen sind und daß die Adressensignale dreidimensional sind.

Die Verarbeitungsschaltung 9 ist so ausgebildet, daß sie die Adressensignale vom Interpolator 8 so beeinflußt, daß der Effekt der Bewegung der jeweiligen Bildform hervorgerufen wird. Die beeinflußten oder verarbeiteten Signale werden dann einer zweiten Verarbeitungsschaltung 10 zugeführt, die so ausgebildet ist, daß sie die dreidimensionalen Adressensignale in zweidimensiona-Ie Adressensignale bezüglich einer einzigen Bildebene _mit Perspektive umwandelt. Es sei angenommen, daß eine dreidimensionale Form, die durch eine bestimmte Grobadressenliste beschrieben wird, von 64 χ 100 Koordinaten in x, y und ζ Richtung jeweils wiedergegeben wird. Um diese dreidimensionale Form zu bewegen, werden 4x4 Matrixtransformationen benutzt, und zwar drei zum Erzeugen von Drehungen um die Achse und drei zum Erzeugen von Verschiebungen längs der Achse.

Die Transformationen für die Drehungen sind die folgenden:

1. Drehung um die x-Achse

1	0	0
0	W	X
0	Y	Z

2. Drehung um die y-Achse

3. Drehung um die z-Achse

0 0 0 1

W 0 -X 0 0 10 0

-YOZO 0 0 0 1

WXOO YZOO 0 0 10 0 0 0 1

wobei w = cos θ
Y = sin θ

X = (- sin Q) Z = cos θ

Die Transformationen für die Verschiebung sind die folgenden:

1. Verschiebung in x-Richtung X = Verschiebungsstrecke

2. Verschiebung in y-Richtung Y = Verschiebungsstrecke

10 0 0 0 10 0 0 0 10 X 0 0 1

10 0 0 0 10 0 0 0 10 0 Y 0 1

3. Verschiebung in z-Richtung

Z = Verschiebungsstrecke

10 0 0 0 10 0 0 0 10 0 0 Z 1

Jede gewünschte Bewegung in drei Dimensionen kann dadurch bestimmt werden, daß eine Anzahl der obigen Grundtransformationen multipliziert wird, wobei darauf hingewiesen sei, daß aufgrund der Beschaffenheit der Matrixmultiplikation die Reihenfolge von wesentlicher Bedeutung ist, in der die Transformationen multipliziert werden. Die Verarbeitungsschaltung 9 ist so ausgebildet, daß sie die sich ergebende Bewegungstransformation auf die dreidimensionale Grobliste vom Interpolator in Form von zwölf Koeffizienten anwendet. Die Koeffizienten selbst werden in einem Rechner 11 berechnet, der so ausgebildet und programmiert ist, daß er die Matrixmultiplikation ausführt. Die speziellen Multiplikationen, die im Rechner 11 ausgeführt werden, sind durch die Steuerung von Bedienungsperson mittels eines Joysticks oder Steuerknüppels oder anderer Einrichtungen bestimmt, über die der Produzent oder Regisseur eine gewünschte Bewegung der Bildform der Vorrichtung signalisieren kann. Die Beeinflussung oder Veränderung einer Zeile der Grobliste (für ein bestimmtes Halbbild) kann in der folgenden Weise wiedergegeben werden.

Ί 1

^X100 ^Y100 ^Z100

^a1	^b1	C	1	^d1
^a2	^b2	C	2	^d2
^a3	^b3	C	3	^d3
^a4	^b4	C	4	4

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Die Größen a, b, c usw. sind die Koeffizienten, die durch die Matrixmultiplikation berechnet wurden. Die Spalte d wird tatsächlich nicht benutzt, so daß als Grundergebnis die Koordinaten nach der Beeinflussung zum Bewirken von Bildbewegungen in der folgenden Weise für repräsentative Adressen (nach der Bewegung) x! y! z! ausgedrückt werden können:

^Xi ^{= a}1^xi ^{+ a}2^vi ^{+ a}3^zi ^{+ a}4

^yl ^{= b}1^xi ⁺ Vi ^{+ b}3^Zi ^{+ b}4
z!_ = C₁X₁ + C₂Y₁ + C₃Z₁ + C₄

Im folgenden wird anhand von Figur 3 die Arbeitsweise des zweiten Prozessors 10 beim Umwandeln der beeinflußten Adressen vom Prozessor 9 von drei Dimensionen auf zwei Dimensionen beschrieben. Figur 3 zeigt die x-und z-Koordinaten x¹ und z¹ jeweils einer Adresse, die durch den Prozessor 9 berechnet ist. (Die y-Koordinate y" ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Linie 12 gibt die Lage der Bildebene (Bildschirm des Fernsehempfängers) wieder, auf der das Bild zur Betrachtung zu projizieren ist und mit D ist der Betrachtungsabstand bezeichnet. Die Figur 3 zeigt, daß zur Erzeugung eines zweidimensionalen Bildes an der Bildebene mit richtiger Perspektive die Koordinate x¹ in x" und die entsprechende Koordinate y¹ in ähnlicher Weise in y" umgewandelt werden müssen. Die Zeichnung zeigt, daß:

ähnlich

X"	χ¹	D
D	ζ¹ +
X"	X¹D	D
	ζ¹ +
	X¹	·. 1

Y"	Y¹	I
	S¹ ■

- 11 -

Z¹

Der Quotient + 1 wird tatsächlich direkt im Prozessor 9

D 1

erzeugt, indem vorher alle Koeffizienten c mit =r multipliziert werden und 1 zuaddiert wird. Somit ergibt sich bezüglich der Gleichung von z!:

7ⁿ = i + 1 = 1 i + 2^i j. 3^Zi +4

D DDD

Dann ist: x" = x_^_ and y" = yj_

Z"

oder: x" = x'.1 und y" = y'.1

,11 _z Il

Im Prozessor 10 wird die Größe _1_ dadurch gebildet, daß eine

z"
Gleit-Komma-Arithmetik angewandt wird. Die Mantisse kann im Bereich von 0,5 bis 1 liegen, wobei es dann möglich ist, j_

z"

unter Verwendung der folgenden Approximation zu berechnen:

I₁₁ = 2a - z"a²

wobei a annähernd der Wert von 1 geteilt durch die oberen acht Bit von z¹ ist.

Wenn z¹ —* 0, z" —* 1, x" —*. x¹
wenn z¹ —* «ο , z" —ο «β , χ" —a> 0

In Figur 4 und 5 ist dargestellt, in welcher Weise die obigen Algorithmen angewandt werden. Wie es in Figur 4 dargestellt ist, die den Prozessor 9 zeigt, werden x, y und ζ Adressensignale in Form von 16 Bit-Wörtern vom Zeitinterpolator 8 einem Pufferspeicher 20 zugeführt und danach in eine Multiplizier- und Addierschaltung 21 eingelesen, in der die Berechnungen der Werte x¹, y¹ und z" erfolgt, wie es oben beschrieben wurde. Die zwölf Koeffizienten, die für jede Adressenberechnung benötigt werden,

- 12 -

-/i- ■■'■■■'

werden durch die oben beschriebenen Matrixmultiplikationen abgeleitet, die in der angegebenen Weise im Rechner 11 ausgeführt werden, und einem Koeffizientenspeicher mit direktem Zugriff RAM 22 zugeführt, von dem sie als 16 Bit-Wörter an der Schaltung 21 liegen. Die Ausgangssignale von der Schaltung 21 sind 24 Bit-Wörter, die die drei Koordinaten x¹, y¹ und z" umfassen. Diese Signale werden kurzzeitig in einem Pufferspeicher 23 gehalten, bevor sie an einem Gleit-Komma-Wandler 24 liegen, dessen Ausgangssignal für jede Koordinate einer Adresse,einen Exponenten aus 5 Bit am Ausgang 25 und eine Mantisse aus 16 Bit am Ausgang 26 umfaßt.

Die zweite Verarbeitungsschaltung 10 umfaßt in der in Figur 5 dargestellten Weise einen Multiplikator 30 und eine Nachschlagtabelle 31. Das Ausgangssignal am Ausgang 26 in Figur 4 liegt parallel am Multiplikator 30 und an der Nachschlagtabelle 31. Die Nachschlagtabelle spricht auf die Mantisse für jede z-Ko-

ordinate an,um die Mantisse von —„ abzuleiten und diese an den Multiplikator 30 zu legen, wo sie mit den entsprechenden x¹- und y¹-Mantissen multipliziert wird. Die Produkte liegen an einem Gleit-Komma-Wandler 32. Die jeweiligen Exponenten jedes Produktes, die am Ausgang 25 des Prozessors 9 auftreten, werden am Addierer 33 addiert, wobei der frühere Exponent in der erforderlichen Weise durch ein Verriegelungsglied 34 verzögert wird. Die Summe der Exponenten vom zweiten Eingang zum Wandler 32 und die 16 Bit-x" und-y" Ausgangssignale des Wandlers mit Fest-Komma, liegen an einer Schiebeschaltung 35. Diese empfängt Nach durchlauf- oder -rollsignale vcneinem Generator 37, der auf Befehle vom Rechner 11 ansprechend das Original der Koordinaten von der Mitte der Bildebene zum Ursprungspunkt des Abtastwandlers bewegt.

Wie es in Figur 1 dargestellt ist, umfaßt das Ausgangssignal des Prozessors 10 zweidimensionale Adressen, zu denen Bildpunkte des Grobadressenrasters im Eingangsraster in dem Ausgangsraster

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übertragen werden sollen. Diese Adressen hängen sowohl von der Form als auch der Bewegung ab, die dem Eingangsbild zu geben sind. Diese Adressen liegen abwechselnd an weiteren Bildformspeichern 40 und 41 während abwechselnder Halbbildintervalle und werden davon gleichfalls während abwechselnder Halbbildintervalle jedoch in umgekehrter Reihenfolge gelesen. Die Leseschaltungen der Speicher 40 und 41 dienen dazu, die Adressensignale zeitlich in eine Folge umzuordnen, die zu der Reihenfolge in Beziehung steht, in der die Adressen in einer Bereichsrechenschaltung 42 benötigt werden, um die Flächenbereichsberechnungen zu erleichtern.

Die zeitlich umgeordneten Adressensignale werden zur Rechenschaltung 42 ausgelesen, die so ausgebildet ist, daß sie für jede Adresse den Flächenbereich der Maschen im Adressenraster an dieser Adresse berechnet. Wie es in Figur 6 dargestellt ist, ist die repräsentative Adresse für einen gegebenen Eingangsbildpunkt gleich x", y" und sind die Adressen für den darüberliegenden Bildpunkt, für den rechts davon liegenden Bildpunkt, für den darunterliegenden Bildpunkt und den links davon liegenden Bildpunkt im Grobadressenraster gleich x!f, y!j; χ-¹/ y₂'/* xö/ Y'i und ^X4> Υ'λ jeweils. Diese vier Adressen, die vom Speicher 40 und kommen, werden in der Schaltung 42 dazu verwandt, den Maschenflächenbereich an den Adressen x, y unter Verwendung des folgenden Algorithmus zu berechnen, wobei der Einfachheit halber die Striche weggelassen sind.

Flächenbereich = (x₂+x-,) · (i^-y-j) + (x₃+x₂) · (Y₃-Y₂^ ⁺

(X4+X3)·(Y₄-Y₃) + (X₁ ⁺X₄)-(Y₁-Y₄)

Diese Berechnung wird für jede Grobadresse wiederholt und die Ziffern von den Speichern 40 und 41 werden zum Rechner 42 in der richtigen Reihenfolge ausgelesen, um die benötigten Bereichsberechnungen zu liefern. Es sei darauf hingewiesen, daß der Flächenbereich eine mit einem Vorzeichnen versehene Größe ist.

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Die χ-und y-Anteile der Adressensignale von den Speichern 40 und 41 liegen an jeweiligen x-und y-Interpolatoren 44 und 45, um für jeden Bildpunkt im Eingangssignalraster jeweilige x- und y-Anteile der Adresse zu erzeugen, die das jeweilige Bildsignal im Ausgangssignalraster einnehmen soll. Die Adresse für Bildpunkte in geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen werden während abwechselnder Halbbildintervalle erzeugt. Die beiden Interpolatoren sind jeweils ähnlich dem Interpolator/ der anhand von Figur 8 der Patentanmeldung Nr. 8 306 789 beschrieben wird. Es sei angenommen, daß eine interpolierte Adresse für einen Bildpunkt gleich ^x _rrY_r ist, wie es in Figur 7 dargestellt ist. Wie es bereits beschrieben wurde, wird diese Adresse im allgemeinen nicht mit der Adresse eines Bildpunktes im Ausgangsraster zusammenfallen, sondern innerhalb eines Rechteckes liegen, das von vier Bildpunktadressen begrenzt wird, die im Fall von Figur 7 als X_n,y_n; X_n+1, Y_n;x_n,Y_n+1 und X_n+1, y_n+1 dargestellt sind. Die interpolierte Adresse x_r,y für jeden Bildpunkt liegt an einem Rechner 46 (Fig.1, Teil 2) der eine Nachschlagtabelle umfaßen kann, die für jede interpolierte Adresse Signale erzeugt, die die vier benachbarten Adressen wiedergeben, die oben angegeben wurden,und die diese Signale als Adressensignale an vier Bildspeicher 47 bis 50 legt. Der Rechner 46 erzeugt auch vier Bruchteiladressensignale, die an Multiplizierschaltungen 51 bis 54 jeweils liegen. Diese Bruchteiladressen beziehen sich auf den Überlappungsflächenbereich eines Bildpunktes an der Adresse χ ,y an den Bildpunkten der benachbarten Adresse, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Diese Bruchteiladresse kann mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener Interpolationsfunktionen abgeleitet werden, wie es allgemein bekannt ist. Der Flächenbereichsrechner 42 erzeugt in der oben beschriebenen Weise Signale, die den Maschenflächenbereich an der Grobadresse wiedergeben, die durch die Adressensignale von den Speichern 40 und 41 bestimmt ist. Diese Signale liegen an einem Bereichsinterpolator 55 (Fig.1, Teil1), der so ausgebildet ist,

- 1 5

•/Ιί·

daß er für jeden Bildpunkt im Eingangssignalraster ein interpoliertes Signal erzeugt, das Dichtekompensationskoeffizient K genannt wird. Dieses Signal liegt für jeden Bildpunkt über eine Verbindung 43 an einer Multiplizierschaltung 56. Der Bereichsinterpolator 55 erzeugt aus den Signalen vom Rechner 42 gleichfalls ein Signal, das das Vorzeichen des Maschenbereiches für jeden Bildpunkt wiedergibt, und legt dieses Signal über die Verbindung 43a an zwei Eingangstorschaltungen 57 und 58, um zur Verbindung mit dem Multiplikator 56 eine oder die andere von zwei Quellen 59 und 60 von Eingangsbildsignalen aus im folgenden beschriebenen Gründen zu wählen. Es sei zunächst angenommen, daß das Tor 57 offen ist und das die Eingangsbildsignale von der Quelle 59 empfangen werden und am Multiplikator 56 liegen. Das Bildsignal für jeden Bildpunkt wird mit dem Koeffizienten K multipliziert und parallel an vier Multiplizierschaltungen 51 bis 54 gelegt, wo es mit den Bruchteiladressen multipliziert wird. Die sich ergebenden Bruchteile des Bildsignals werden dann den Speichern an den jeweiligen Adressen χ ,y ; χ , y ; χ /Y_n+1; und X_n+1 r Y_n+1 übertragen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, um die erforderliche räumliche Interpolation des Bildsignals zu bewirken. Schreibbefehlssignale für jeden Bildpunkt liegen parallel zu geeigneten Zeitpunkten über den Rechner 11 an den vier Speichern.

Während das Einschreiben der Eingangsbildsignale in die Speicher 47 bis 50 über ein Bildintervall fortgesetzt wird, werden alle Adressen in jedem Speicher einen Bruchteil (der 1 oder 0 in manchen Fällen sein kann) der aufeinanderfolgenden Bildsignale empfangen. Dieselbe Adresse in den vier Bildspeichern 47 bis 50 wird die interpolierten Bruchteile von vier Eingangsbildpunkten empfangen, die benötigt werden, um die Ausgangsbildsignale an der jeweiligen Adresse aufzubauen. Die Ausgangssignale werden dadurch abgeleitet, daß der Reihe nach Adressensignale und ent-

- 16

/19·

sprechende Lesebefehlssignale vom Rechner 11 über eine Verbindung 62 anliegen, um die vier Bruchteilsignale von nacheinander identischen Adressen in den vier Bildspeichern zu lesen. Diese vier Bruchteile werden in der Addierschaltung 63 addiert, um das Ausgangsbildsignal zu bilden. Es versteht sich, daß das Lesen von einem Halbbild von Bildpunkten in jedem Bildspeicher gleichzeitig erfolgt, während im anderen Halbbild von Bildpunkten geschrieben wird, wobei diese Funktionen mit Halbbildfrequenz abwechseln. Die Abfolge der Bildsignale, die von der Addierschaltung 63 gelesen werden, gibt daher dasselbe Bild wie die Eingangsbildsignale,, jedoch mit einer Formänderung, die durch die Adressenlisten bestimmt ist, die vom Speicher 1 gelesen werden,und mit einer derartigen Bewegung wieder, wie sie durch die Prozessoren 9 und 10 eingeführt werden kann. Die Umadressierung der Bildsignale kann dazu führen, daß die Dichte der Bildsignale an den Bildpunkten im Ausgangssignalraster als Funktion der Formänderungen oder Bewegungen des Bildes variiert. Der Multiplikator 56 verstärkt oder dämpft jedoch die Bildsignale umgekehrt proportional zur Signaldichte, um eine unerwünschte Änderung in der Helligkeit über das Bild zu vermeiden.

Wenn das Signal vom Rechner 11, das das Vorzeichen des Flächenbereiches vom Rechner 42 wiedergibt, sein Vorzeichen ändert, gibt das an, daß sich das Bild von der Außenseite zur Innenseite einer Fläche ändert. Beispielsweise können beim Drehen eines Hohlzylinders unter Verwendung der Prozessoren 9 und 10 verschiedene Teile der Außen- und Innenfläche des Zylinders beim fortschreitenden Drehen sichtbar werden. Um mit einer Situation wie dieser fertigzuwerden, sind die Quellen 59 und 60 so ausgebildet, daß sie Bildsignale liefern, die die Außenfläche und die Innenfläche jeweils wiedergeben, wobei die Vorzeichensignale die Bildsignale für die verschiedenen Bildpunkte des Ausgangsrasters in Abhängigkeit vom Vorzeichensignal wählen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Bildsignalverarbeitungsvorrichtung gekenn-

zeichnet durch eine Bildspeichereinrichtung (1),

* eine Eingabeeinrichtung, die Folgen von Bildpunktsignalen empfängt, die die aufeinanderfolgenden Bilder bestimmen, eine Bildformspeichereinrichtung (4,5,6) zum Speichern von Signalen, die gewählte Adressen in der Bildspeichereinrichtung (1) für Bildpunktsignale wiedergeben, und eine Schaltungseinrichtung zum Beeinflussen der Adressensignale vom Speicher (4,5,6) , um eine Bewegung der Bildform zu erzeugen, die durch die Adressensignale bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung eine Einrichtung zum Beeinflussen der Adressensignale in drei Dimensionen enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Wandlereinrichtung (10) zum Umwandeln der dreidimensionalen Adressensignale in zweidimensionale Adressensignale,

wobei die Wandlereinrichtung (10) eine Einrichtung (30) aufweist, die die Perspektive korrigiert, wenn die Umwandlung auf zweidimensionale Adressensignale erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Schaltungseinrichtung die Adressensignale so beeinflußt, daß eine Drehung oder Verschiebung der Bildform erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine von der Bedienungsperson bedienbare Einrichtung zum Steuern der Schaltungseinrichtung derart, daß eine gewünschte Bewegung der Bildform erzeugt wird.

6. Bildsignalverarbeitungsvorrichtung gekennzeichnet durch eine Bildspeichereinrichtung (1), eine Eingabeeinrichtung für Bildpunkte, die die aufeinanderfolgenden Bilder wiedergeben, eine Bildformspeichereinrichtung (4,5,6) zum Speichern gewählter Adressen im Bildspeicher für Bildpunkte, die um mehr als ein Bild und mehr als einen Bildpunkt getrennt sind, und eine Schaltungseinrichtung zum Beeinflussen der Adressensignale, um eine Bewegung der Bildform zu bewirken, die durch die getrennten Adressensignale bestimmt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch eine Zeitinterpoliereinrichtung (8) zum Interpolieren von zeitlich getrennten Adressensignalen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Rauminterpoliereinrichtung (44,45) zum Interpolieren zwischen Adressensignalen, die um mehr als einen Bildpunkt getrennt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitinterpoliereinrichtung (8) so aus-

gebildet ist, daß sie auf die gespeicherten Adressensignale vor der Arbeit der Schaltungseinrichtung einwirkt,und daß die Rauminterpoliereinrichtung (44,45) auf die beeinflußten Adressensignale einwirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Flächenbereichsberechnungseinrichtung (42) zum Berechnen des Flächenbereiches einer Vielzahl von getrennten Bildpunkten, wobei dieser Flächenbereich eine mit einem Vorzeichen versehene Größe ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinrichtung (59,60) zum Empfangen von zwei Gruppen von Bildsignalen, und eine Wähleinrichtung (57,58) zum Auswählen einer der beiden Gruppen von Bildsignalen, wobei die Wähleinrichtung (57,58) vom Vorzeichen des berechneten Flächenbereiches abhängt.