DE3723151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Videosignal-Prozessor-System gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches System ist im Wiedergabebereich eines professionel­ len Videorecorders verwendbar. Es ist insbesondere bei der Wiedergabe mit variabler Bandgeschwindigkeit geeignet, die nahe der normalen Bandgeschwindigkeit liegt.

Bei der Reproduktion eines Videosignals z. B. durch einen Video­ recorder mit einer variablen Bandgeschwindigkeit, die sehr nahe bei der normalen Bandgeschwindigkeit liegt, z. B. bei der Wie­ dergabe eines Videosignals, das eine Dauer von einer Stunde und einer Minute hat und in einer Stunde wiedergegeben werden soll, tritt die Erscheinung auf, daß zwischen einem ungeradzahligen und einem geradzahligen Teilbild (Feld) und einem ungeradzahligen oder geradzahligen Referenz-Teilbild keine Koinzidenz be­ steht. Wenn nun ein derartiges reproduziertes Videosignal in einem Fernseh-Monitor so wiedergegeben wird, wie es ist, tritt ein Flimmern in vertikaler Richtung des wiedergegebenen Bildes auf, das die Betrachtung beeinträchtigt.

Der Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE 29 45 378 A1 bekannt. Dort erzeugt die Mischein­ richtung im Nicht-Koinzidenz-Fall zwischen den Teilbildern des reproduzierten Videosignals und denjenigen des Referenzsignals ein Ausgangssignal, das aus zwei benachbarten Zeilen gewonnen wird, im Koinzidenz-Fall wird dagegen das reproduzierte Video­ signal so ausgegeben wie es ist.

Diese Art der Signalverarbeitung werde anhand von Fig. 1 und 2 erläutert: Fig. 1 zeigt ein Signal eines bestimmten Teilbildes des reproduzierten Videosignals. Die Bezugszeichen P1 bis P 4 bezeichnen die Pegel einiger Punkte in aufeinanderfolgenden Zeilen α, β, γ und δ, wobei die Pegel P1 und P2 als normierte Pegelwerte "0" und die Pegel P3 und P4 als normierte Pegelwerte "1" dargestellt sind. Der Pegel des Videosignals wechselt im Bereich zwischen den benachbarten Zeilen β und γ von dem nor­ mierten Pegelwert "0" auf den normierten Pegelwert "1". In diesem Fall ist x eine Koordinate, die den Ort der Zeile kenn­ zeichnet.

Wenn aus einem Signal eines bestimmten Teilbildes des repro­ duzierten Videosignals mit Hilfe der oben erwähnten arithmeti­ schen Mittelwertbildung ein Signal eines anderen Teilbildes erzeugt wird, erhält man den in Fig. 2 gezeigten Verlauf. Hier bezeichnen die Bezugszeichen Q1 bis Q3 die Pegelwerte von Punkten in aufeinanderfolgenden Zeilen A, B und C (die den Mitten der Zeilen α, β, γ und δ von Fig. 1 entsprechen). Der Pegel Q1 wird der normierte Pegel "0", der Pegel Q2 der normierte Pegel "0,5" und der Pegel Q3 der normierte Pegel "1". In diesem Fall ist z die Koordinate, die den Ort der Zeile kennzeichnet.

Der Pegel Y(z) eines Punktes auf einer bestimmten Zeile z läßt sich in diesem Fall durch folgende Gleichung ausdrücken:

Y(z) = Y(z + ½)/2 + Y(z - ½)/2.

Falls das Videosignal in dieser Weise entsprechend dem Stand der Technik verarbeitet wird, d. h. aus einem Signal eines be­ stimmten Teilbildes des Videosignals ein Signal eines anderen Teilbildes durch arithmetische Mittelwertbildung erzeugt wird, ist die Bildschärfe des Signals des resultierenden Teilbildes gegenüber der Schärfe des Signals für das ursprüngliche Teilbild herabgesetzt. Das reproduzierte Bilde ändert sich also in seiner Schärfe, was wiederum zu einer Beeinträchtigung beim Betrachten führt.

Um diese Schärfeänderung zu verringern, kann man in Betracht ziehen, die Steigung des Pegels des ursprünglichen Teilbildes des Videosignals mit derjenigen des Pegels des Teilbildes des Mittelwert-Signals abzustimmen. Es ergeben sich dann Pegelwerte für die Punkte in den betreffenden Zeilen α, β, γ und δ des Signals des Teilbildes mit geänderter Pegelsteigung, wie sie in Fig. 1 bei P1, P5, P6 und P4 dargestellt sind. In diesem Fall läßt sich der Pegel Y(z) eines Punktes in einer bestimmten Zeile z durch folgende Gleichung ausdrücken:

Y(x) = Y(x)/2 + Y(x + 1)/4 + Y(x - 1)/4.

Was die Steigung mit dem normierten Pegel von etwa 0,5 betrifft, wird dementsprechend die Änderung des Videosignals von dem Pegel P5 zu dem Pegel P6 in Fig. 1 dieselbe wie die Änderung des Videosignals von den Pegelwerten Q1-Q2-Q3 in Fig. 2.

In der Praxis bemerkt der Betrachter die Videosignaländerung von dem Pegel P5 auf den Pegel P6 in Fig. 1 nicht, hingegen wird die Änderung in der Nähe der Videosignaländerung von den Pegeln P1-P5-P6-P4 von Fig. 1 sehr wohl bemerkt. Dies bedeutet einen größeren Schärfeverlust des reproduzierten Bildes.

Ferner ist es aus Morrison, E. Fraser, Videotape Recodring: Digital Component Versus Digital Composite Recording, in: SMPTE Journal, September 1982, S. 789 bis 796, bekannt, für beide Teilbilder die gleiche Signalverarbeitung vorzunehmen. Hier haben jedoch beide Halbbilder den gleichen arithmetischen Koeffizienten, d. h., es werden stets zwei Zeilen des Video­ signals für beide Teilbilder gemischt. Hier ist jedoch eine Schärfeverbesserung des reproduzierten Bildes nicht zu erwarten.

Es ist ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik Aufgabe der Erfindung, die Schärfe des reproduzierten Bildes zu verbessern und gleichzeitig das Bildflackern zu eliminieren, wenn zwischen den Teilbildern des reproduzierten Videosignals und dem Referenzsignal bei langsamer oder schneller Wiedergabe aufeinanderfolgend Koinzidenz und Nicht-Koinzidenz besteht.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche wei­ tergebildet.

Im folgenden sei die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich­ nungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und Teile kennzeichnen, näher erläutert:

Fig. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Grundprinzips der Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Videosignal-Prozessor-Systems gemäß der Erfindung.

Zunächst sei anhand von Fig. 3 ein Grundprinzip der vorliegen­ den Erfindung beschrieben.

Gemäß Fig. 3 entspricht der Pegelwechsel R1-R2-R3 dem Pe­ gelwechsel Q1-Q2-Q3 von Fig. 2. Wenn also ein Pegelwert R6 so gewählt wird, daß die Fläche eines Polygons, das durch Verbinden der Punkte B-R2-R3-R7 (der P4 von Fig. 1 entspricht)-δ-B gebildet wird, ebenso groß wird wie die Fläche eines Polygons, das durch Verbinden der Punkte B-R2- R6-R7-δ-B entsteht, und wenn der Pegel R5 so gewählt wird, daß die Fläche eines Polygons, das durch Verbinden der Punkte B-R2-R1-B gebildet wird, ebenso groß wird wie die Fläche eines Polygons, das durch Verbinden der Punkte B- R2-R5-R4-B gebildet wird, werden die Schärfe eines Teilbildsignals, das einer arithmetischen Mittelwerbildung unterzogen wird, und die Schärfe eines Teilbildsignals, das einer solchen Verarbeitung nicht unterzogen wird, einander gleich.

Die Berechnung der Differenz d zwischen den Pegeln R6 und R2 ergibt übrigens den (normierten) Pegelwert "¹/₃". Wenn eine Signal-Mischung mit einer Kombination von Mischungskoeffi­ zienten gemäß Gleichung

Y(x) = 2Y(x)/3 + Y(x + 1)/6 + Y(x - 1)/6

vorgenommen wird, wird somit die Schärfe eines Signals in einem Teilbild eines Videosignals, bei dem ungeradzahlige und geradzahlige Teilbilder mit ungeradzahligen und geradzahligen Referenz-Teilbildern übereinstimmen, gleich der Schärfe eines Signals eines Teilbildes, das sich durch arithmetische Mittelwertbildung über die Zeilen eines anderen Teilbildes des Videosignals ergibt, wenn die ungeradzahligen und die geradzahligen Teilbilder mit ungeradzahligen und geradzahligen Teilbildern des Referenz-Signals nicht übereinstimmen.

Im folgenden sei anhand von Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben:

Ein Farb-Videosignal wird einem Einganganschluß 1 und von dort einem A/D-Wandler 2 zugeführt und in diesem in ein digitales Farb-Videosignal umgewandelt. Dieses wird sodann einem Speicher 3 zugeführt (der als Speicher für eine Zeit­ basis-Korrektureinrichtung dienen kann) und in diesen einge­ schrieben. Das aus dem Speicher 3 ausgelesene digitale Farb- Videosignal wird einer Luminanz/Chrominanz-Trennschaltung 4 zugeführt, in der es in ein Luminanzsignal Y und ein Chromi­ nanzsignal (Farbträger-Signal) C aufgespalten wird. Ein Takt­ generator 5 erzeugt ein Taktsignal auf der Basis des Zeilen- Synchronisiersignals und Burstsignals in dem ihm von dem Eingangsanschluß 1 zugeführten Farb-Videosignal. Dieses Taktsignal wird dem A/D-Wandler 2, dem Speicher 3 und der Luminanz/Chrominanz-Trennschaltung 4 zugeführt.

Es ist ferner eine Folgeschaltung (Komparator) 6 vorgesehen, die das Farb-Videosignal von dem Eingangsanschluß 1 sowie ein Referenz-Teilbild-Signal von einem Signalgenerator 17 auf­ nimmt und das reproduzierte Teilbild-Signal aus dem Farb- Videosignal und das Referenz-Teilbild-Signal aus dem Signal­ generator 17 miteinander vergleicht und hieraus Steuersignale erzeugt, die den entsprechenden, weiter unten beschriebenen Schaltungsteilen zugeführt werden. Der Signalgenerator 17 nimmt über einen Eingangsanschluß 16 ein externes Referenz- Signal-Gemisch auf und erzeugt auf der Basis desselben ein Taktsignal, das den betreffenden, weiter unten beschriebenen Schaltungsteilen zugeführt wird.

Das Luminanzsignal Y aus der Luminanz/Chrominanz-Trennschaltung 4 wird einer ersten und einer zweiten Schaltung 7A und 7B zur Gewichtung und Mittelwertbildung zugeführt, die im folgenden auch als Mischschaltungen bezeichnet werden. Die erste Misch­ schaltung 7A enthält einen ersten Koeffizienten-Multiplizie­ rer 8 (mit den Mischungskoeffizienten ¹/₂ und ¹/₆), dem das Luminanzsignal zugeführt wird, ferner eine erste 1H-Verzöge­ rungsschaltung 9 (deren Verzögerungszeit einer Zeilenperiode entspricht), ferner einen zweiten Koeffizienten-Multiplizie­ rer 11 (mit den Mischungskoeffizienten ¹/₂ und ²/₃), dem ein durch die erste 1H-Verzögerungsschaltung 9 verzögertes Luminanzsignal zugeführt wird, sowie einen ersten Addierer 10, der die Luminanzsignale addiert, die zuvor in dem ersten und dem zweiten Koeffizienten-Multiplizierer 8 bzw. 11 mit den betreffenden Mischungskoeffizienten multipliziert wurden. Im vorliegenden Fall bedeutet "1H", wie erwähnt, eine horizon­ tale Zeilenperiode.

Die zweite Mischschaltung 7B umfaßt den ersten Koeffizien­ ten-Multiplizierer 8 (mit den Mischungskoeffizienten ¹/₂ und ¹/₆), der das Luminanzsignal aufnimmt, ferner die erste 1H-Verzö­ gerungsschaltung 9, den zweiten Koeffizienten-Multiplizierer 11 (mit den Mischungskoeffizienten ¹/₂ und ²/₃), dem das von der ersten 1H-Verzögerungsschaltung 9 verzögerte Luminanz­ signal zugeführt wird, den ersten Addierer 10, der die zuvor in dem ersten und zweiten Koeffizienten-Multiplizierer 8 bzw. 11 mit den betreffenden Mischungskoeffizienten multiplizier­ ten Luminanzsignale addiert, ferner eine zweite 1H-Verzöge­ rungsschaltung 13, der das von der ersten 1H-Verzögerungs­ schaltung verzögerte Luminanzsignal zugeführt wird, einen dritten Koeffizienten-Multiplizierer 14 (mit den Mischungs­ koeffizienten 0 und ¹/₆) sowie einen zweiten Addierer 12, dem das Ausgangssignal des ersten Addierers 10 und das in dem dritten Koeffizienten-Multiplizierer 14 mit den betreffenden Mischungskoeffizienten multiplizierte verzögerte Luminanz­ signal zugeführt werden.

Die Mischungskoeffizienten des ersten, zweiten und dritten Koeffizienten-Multiplizierers 8, 11 bzw. 14 werden durch die Steuersignale der Folgeschaltung 6 in folgender Weise ge­ schaltet:

Wenn dem Eingangsanschluß 1 zugeführte ungeradzahlige und geradzahlige Teilbilder des Farb-Videosignals nicht mit ungeradzahligen und geradzahligen Teilbildern des externen Referenz-Signals zusammenfallen, werden die Mischungskoeffi­ zienten des ersten bis dritten Koeffizienten-Multiplizierers 8, 11 bzw. 14 zu ¹/₂, ¹/₂ bzw. 0 gewählt. Dementsprechend ist das von dem zweiten Addierer 12 abgeleitete digitale Luminanzsignal Y(z) durch folgende Gleichung gegeben:

Y(z) = Y(z + ¹/₂)/2 + Y(z - ¹/₂)/2.

Wenn die ungeradzahligen und geradzahligen Teilbilder des an dem Eingangsanschluß 1 anliegenden Farb-Videosignals hingegen mit den ungeradzahligen und geradzahligen Teilbildern des externen Referenz-Signals zusammenfallen, werden die Mischungskoeffizienten ds ersten bis dritten Koeffizienten- Multiplizierers 8, 11 bzw. 14 zu ¹/₆, ²/₃ bzw. ¹/₆ gewählt. Dementsprechend ist das von dem zweiten Addierer 12 abgelei­ tete digitale Luminanzsignal Y(x) durch folgende Gleichung gegeben:

Y(x) = 2Y(x)/3 + Y(x + 1)/6 + Y(x - 1)/6.

Daraus folgt, daß die Schärfe des am Ausgang des zweiten Addierers 12 gewonnenen Luminanzsignals stets die gleiche ist, unabhängig davon, ob die geradzahligen und ungeradzah­ ligen Teilbilder des an dem Eingangsanschluß 1 anliegenden Farb-Videosignals mit den ungeradzahligen und geradzahligen Teilbildern des externen Referenz-Signals zusammenfallen oder nicht.

Das Chrominanzsignal (Farbträger-Signal) wird von der Lumi­ nanz/Chrominanz-Trennschaltung 4 über eine dritte 1H-Verzöge­ rungsschaltung 18 einem Dekodierer/Kodierer 19 zugeführt, dem außerdem das Taktsignal von der Folgeschaltung 6 zugeführt wird.

Sodann werden das digitale Luminanzsignal aus dem zweiten Addierer 12 und das digitale Farb-Videosignal von dem Deko­ dierer/Kodierer 19 einem dritten Addierer 15 zugeführt, in dem sie addiert werden. Das addierte Ausgangssignal wird von dem dritten Addierer 15 einem D/A-(Digital-Analog)-Wandler 20 zugeführt, in dem es in ein analoges Farb-Videosignal umge­ wandelt wird, und dann einem Ausgangsanschluß 21 zugeführt. Dieser D/A-Wandler 20 wird mit dem Taktsignal des Signalgene­ rators 17 versorgt.

Gemäß vorliegender Erfindung erhält man ein Videosignal-Pro­ zessor-System, bei dem die Schärfeänderung eines reproduzier­ ten Bildes verringert werden kann, und zwar unabhängig davon, ob die geradzahligen und ungeradzahligen Teilbilder des an dem Eingangsanschluß 1 anliegenden Farb-Videosignals mit den ungeradzahligen und geradzahligen Teilbildern des externen Referenz-Signals zusammenfallen oder nicht.

Claims (4)

1. Videosignal-Prozessor-System zur Verarbeitung eines reproduzierten Videosignals
mit Mitteln zur Erzeugung eines reproduzierten Video­ signals, das aus einer Aufeinanderfolge von ungeradzahligen und geradzahligen Halbbildern mit jeweils einer Vielzahl von Zeilen besteht,
mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines aus einer Aufeinanderfolge von ungeradzahligen und geradzahligen Refe­ renz-Halbbildern bestehenden Referenzsignals, wobei zwischen den ungeradzahligen Halbbildern des reproduzierten Video­ signals und den ungeradzahligen Halbbildern des Referenz­ signals und zwischen den geradzahligen Halbbildern des reproduzierten Videosignals und den geradzahligen Halbbildern des Referenzsignals aufeinanderfolgend Koinzidenz und Nicht- Koinzidenz besteht,
sowie mit einer Vergleichereinrichtung, die das repro­ duzierte Videosignal und das Referenzsignal miteinander ver­ gleicht, um die Koinzidenz oder Nicht-Koinzidenz festzustel­ len und ein Steuersignal zu erzeugen, das für das Vergleichs­ ergebnis kennzeichnend ist,
gekennzeichnet durch eine Mischeinrichtung (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14), die durch das genannte Steuersignal derart steuerbar ist, daß sie

• - im Fall der Nicht-Koinzidenz einen Videosignalpegel durch Mischen von Signalen erzeugt, die zwei benachbarte Zeilen des reproduzierten Videosignals repräsentieren,
• - im Fall der Koinzidenz einen Videosignalpegel durch Mischen von Signalen erzeugt, die drei benachbarte Zeilen des reproduzierten Videosignals repräsentieren.

2. Videosignal-Prozessor-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung die folgende Teile aufweist:

• - eine erste Verzögerungsschaltung (9) mit einer Verzöge­ rungszeit von einer Zeilenperiode zur Erzeugung eines ersten verzögerten reproduzierten Videosignals,
  einen ersten Multiplizierer (8) zum Multiplizieren des reproduzierten Videosignals mit einem ersten Mischungskoeffi­ zienten,
  einen mit der ersten Verzögerungsschaltung (9) verbun­ denen zweiten Multiplizierer (11) zum Multiplizieren des ersten verzögerten reproduzierten Videosignals mit einem zweiten Mischungskoeffizienten,
  sowie eine Addiereinrichtung (10) zum Addieren des von dem ersten Multiplizierer (8) gelieferten reproduzierten Videosignals und des von dem zweiten Multiplizierer (11) gelieferten ersten reproduzierten Videosignals.

3. Videosignal-Prozessor-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung ferner folgende Teile aufweist:
eine zweite Verzögerungsschaltung (13) mit einer Verzö­ gerungszeit von einer Zeilenperiode zur Erzeugung eines zwei­ ten verzögerten reproduzierten Videosignals durch Verzögerung des Ausgangssignals der ersten Verzögerungsschaltung (9),
sowie einen mit der zweiten Verzögerungsschaltung (13) verbundenen dritten Multiplizierer (14) zum Multiplizieren des zweiten verzögerten reproduzierten Videosignals mit einem dritten Mischungskoeffizienten, wobei das von dem dritten Multiplizierer (14) gelieferte zweite verzögerte reproduzier­ te Videosignal einer ferner mit der ersten Addiereinrichtung (10) verbundenen zweiten Addiereinrichtung (12) zugeführt wird.

4. Videosignal-Prozessor-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung außerdem eine Folge­ schaltung (6) aufweist, die den ersten, zweiten und dritten Mischungskoeffizienten in dem ersten, zweiten bzw. dritten Multiplizierer (8, 11, 14) in Abhängigkeit von dem Steuer­ signal derart steuert, daß sie die Werte "¹/₆", "²/₃" bzw. "¹/₆" haben, wenn das Steuersignal Koinzidenz anzeigt, hinge­ gen die Werte "½", "½" bzw. "0", wenn das Steuersignal Nicht-Koinzidenz anzeigt.