DE3900489C2 - Einrichtung zur Erzeugung von Steuersignalen für eine Videomischeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Erzeugung von Steuersignalen für eine Videomischeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Mischeinrichtungen DE 36 20 155 A1 für Videosignale dienen dazu, aus mehreren Eingangsvideosignalen ein Ausgangsvideosignal abzuleiten. Dabei stellen die Eingangsvideosignale verschiedene Eingangsbilder dar, während das Ausgangsvideosignal das jeweils zu sendende oder aufzuzeichnende Ausgangsbild verkörpert. Mit Mischeinrichtungen können verschiedene Eingangsbilder zu einem Ausgangsbild kombiniert werden, es kann jedoch auch ein Überblenden von einem auf ein anderes Ausgangsbild vorgenommen werden. Für eine sogenannte Trickmischung bzw. Tricküberblendung ist es bekannt, horizontalfrequente und vertikalfrequente Steuersignale zu erzeugen, welche eine sogenannte Trickfigur ergeben. Innerhalb der von der Trickfigur eingenommenen Fläche wird eines der Eingangsvideosignale und außerhalb der Trickfigur wird ein anderes der Eingangsvideosignale zum Ausgang geleitet. Je nach zeitlichem Verlauf der horizontalfrequenten und vertikalfrequenten Steuersignale sind verschiedene Trickfiguren realisierbar, welche nicht nur von dem zeitlichen Verlauf der horizontalfrequenten und vertikalfrequenten Steuersignale, sondern auch von der Art der Verknüpfung dieser Steuersignale abhängen. Auch bei der Erzeugung relativ einfacher Trickfiguren können die Steuersignale bereits einen recht komplizierten Verlauf einnehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Erzeugung von Steuersignalen für eine Videomischeinrichtung anzugeben, mit der eine weitgehend freizügige Gestaltung von Trickfiguren möglich ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß bei der Erzeugung von Trickfiguren nicht auf vorprogrammierte horizontalfrequente und vertikalfrequente Steuersignale zurückgegriffen werden muß, insbesondere sind neben bisher üblichen symmetrischen Trickfiguren auch beliebige asymmetrische Trickfiguren möglich. Es ist keine getrennte Erzeugung horizontalfrequenter und vertikalfrequenter Steuersignale erforderlich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Insbesondere ermöglichen Weiterbildungen der Erfindung die Verwendung von auf dem Markt erhältlichen Rechner- und Speicherbaugruppen. Dabei wird auch eine für hochauflösendes Fernsehen ausreichende Geschwindigkeit erzielt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Videomischeinrichtung mit einer stark vereinfachten Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 schematische Darstellungen der Belegung des Speichers für zwei Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Verschiebung einer Trickfigur,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, welches mit auf dem Markt erhältlichen Rechner- und Speicherbausteinen realisiert ist, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung einer kreisscheibenformigen Trickfigur.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 stellt schematisch einen Mischer und eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung der Steuersignale für den Mischer dar. Ferner sind Eingangsbilder A und B durch verschiedene Schraffuren sowie ein aus den Eingangsbildern A und B zusammengesetztes Ausgangsbild c dargestellt. Die den Eingangsbildern A und B entsprechenden Videosignale werden über je einen Multiplizierer 1, 2 Eingängen eines Addierers 3 zugeführt, an dessen Ausgang die Ausgangsvideosignale anstehen. Den Multiplizierern 1, 2 werden zueinander komplementäre Steuersignale zugeführt, deren Summe stets gleich 1 ist. Dazu wird das eine Steuersignal über einen Eingang 4 dem Mischer 5 zugeleitet, während von einer Schaltung 6 das Einerkomplement und damit das Steuersignal für den Multiplizierer 2 gebildet wird. Die beiden Zeitdiagramme stellen den Verlauf der Steuersignale beispielsweise während einer Zeile oder eines Teilbildes dar. Entsprechend den Steuersignalen besteht das Ausgangsbild C in einem inneren rechteckigen Teil aus dem Inhalt des Eingangsbildes A und im übrigen aus dem Eingangsbild B. Dabei kann der Übergang in an sich bekannter Weise in Form einer scharfen Linie oder allmählich erfolgen. Zum Überblenden vom Bild A zum Bild B wird das Rechteck von der Bildmitte ausgehend solange vergrößert, bis das Bild A das gesamte Bildformat einnimmt.

Zur Erzeugung der Steuersignale ist unter anderem ein digitaler Speicher 7 vorgesehen, in welchem die jeweilige Trickfigur abgelegt ist und aus diesem zeilenweise ausgelesen wird. In einer Signalverarbeitungsschaltung 8 werden die aus dem Speicher 7 ausgelesenen Signale digital/analog-gewandelt und weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen, die im Zusammenhang mit den weiteren Ausführungsbeispielen erläutert werden. Ein Rechner 9 berechnet während des Überblendvorgangs laufend neue Trickfiguren bzw. Trickfiguren mit sich ändernder Größe.

Der Speicher 7 umfaßt für jedes Bildelement einen Speicherplatz - bei einem hochauflösenden Fernsehsystem beispielsweise 1048 · 1440. Je nach Ausführung im einzelnen kann ein Speicherplatz für eine ein- oder mehrstellige Binärzahl vorgesehen sein. Der in jeweils einem Speicherplatz abgespeicherte Wert besagt, zu welchen Teilen das jeweilige Bildelement des Ausgangsbildes aus den Eingangsbildern zusammengesetzt ist bzw. mit welchem Faktor das betreffende Bildelement des einen Eingangsbildes zu multiplizieren ist. Deshalb wird dieser Wert im folgenden als Bildelementfaktor bezeichnet.

Bei einer Quantisierung mit einem Bit ist dementsprechend bildelementweise nur eine Wahl zwischen dem einen oder dem anderen Ausgangsbild möglich, wobei sich scharfe Kanten zwischen Bildelementen aus verschiedenen Eingangsbildern ergeben. Bei einer Quantisierung mit einer höheren Auflösung, beispielsweise vier oder acht Bit, können weiche Übergänge bereits im Speicher abgelegt sein. Auch eine transparente Darstellung wird dadurch möglich. Allerdings wird dafür mehr Speicherkapazität benötigt. Bei einer Quantisierung der gespeicherten Steuersignale mit einem Bit pro Bildelement lassen sich jedoch auch unscharfe Kanten durch eine Nachbearbeitung der ausgelesenen Steuersignale in der Signalverarbeitungsschaltung 8 durch zweidimensionale Filterung erzielen.

Anhand von Fig. 2 werden zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert, bei welchen unterschiedliche Signale im Speicher 7 (Fig. 1) abgelegt sind. Dazu ist jeweils ein Speicher mit einer der Übersichtlichkeit halber stark verringerten Bildelementenzahl von 8 · 6 dargestellt, in welchem eine rechteckige Trickfigur abgelegt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2a) ist die Trickfigur flächenhaft abgelegt, das heißt: diejenigen Bildelemente, für welche im Speicher eine 1 abgelegt ist, erhalten Werte aus dem einen Eingangsvideosignal, während die Bildelemente, für die eine 0 abgelegt ist, Werte aus dem anderen Eingangsvideosignal erhalten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2b) ist lediglich die Kontur der Trickfigur im Speicher abgelegt. Da jedoch im Ausgangsbild das eine Eingangsbild nicht rahmenartig in das andere eingesetzt werden soll, sondern vollflächig, wird bei der zweiten Ausführungsform in der Signalverarbeitungsschaltung 8 (Fig. 1) die Kontur aufgefüllt. Dieses kann beispielsweise dadurch geschehen, daß beim Auslesen der zweiten bzw. dritten Zeile des in Fig. 2b) dargestellten Speicherinhalts durch die zuerst ausgelesene 1 (links) ein Flip-Flop auf 1 gesetzt wird und durch die zweite, rechte 1 wieder auf 0 zurückgesetzt wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2a) werden bei einer allmählichen Vergrößerung der Trickfigur die an die bestehende Trickfigur angrenzenden Speicherplätze mit jeweils einer 1 versehen, während bei der Ausführungsform nach Fig. 2b) die nach außen angrenzenden Bildelemente ebenfalls mit jeweils einer 1 versehen werden und zusätzlich in die Speicherplätze der Bildelemente der vorangegangenen Kontur jeweils eine 0 eingeschrieben wird. Weitere Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen werden später anhand von Fig. 5 erläutert.

Fig. 3 veranschaulicht ein Verfahren zur Verschiebung einer Trickfigur bei der erfindungsgemäßen Einrichtung. Dazu ist ein Speicher mit mehr Speicherplätzen vorgesehen, als für die Bildelemente eines Bildes benötigt werden. Der gesamte Adressenraum dieses Speichers ist in Fig. 3 als Rechteck 11 dargestellt. Bei einer Kapazität von 1 Mbyte lauten die Adressen beispielsweise 00000h bis 7FFFFh. Beginnend mit einer Adresse xy als Startausgabeadresse kann ein Teil 12 des Speichers entsprechend der Fernsehnorm zeilenweise ausgelesen werden. Dieses Ausgabefenster umfaßt die für ein Bild benötigte Anzahl von Speicherplätzen. Eine Trickfigur 13 ist in den Speicher eingeschrieben. Die Bildelementfaktoren werden sofern sie in das Ausgabefenster fallen, ausgelesen. Durch Wahl der Startausgabeadresse xy kann die Lage der Trickfigur innerhalb des Ausgabefensters festgelegt werden. Durch Verändern der Startausgabeadresse xy erfolgt eine Verschiebung der Trickfigur. Durch dieses Verfahren wird der Rechner nicht damit belastet, laufend die zur Trickfigur gehörenden Bildelementfaktoren neu zu berechnen.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Über ein Bediengerät 14 können die notwendigen Kommandos eingegeben und entsprechende Signale über eine Verbindungsschaltung 15 zur Ablaufsteuerschaltung 16 geleitet werden. Diese wiederum steuert einen Graphikmanipulator 17, welcher den Kernteil der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt. Ein Teil 18 des Graphikmanipulators 17 verwaltet den Speicher 7, in dem die abstrakten Trickfiguren für die Überblendung abgelegt und bearbeitet bzw. verändert werden. Der Graphikmanipulator 17 kann in den Speicher 7 Grundbestandteile von Trickfiguren ablegen. Dieses sind zum Beispiel die Seitenlinien einer Rechteckfläche, wenn diese aus jeweils umrahmenden Seitenlinien gebildet werden.

Der Graphikmanipulator interpoliert, welche Bildelemente zur Darstellung der jeweils gewünschten Seitenlinie erforderlich sind, und speichert unter den entsprechenden Adressen im Speicher 7 die Bildelementfaktoren ein. Der Graphikmanipulator beinhaltet außer dem Speicher 7 Schieberegister 19, mit denen die aus dem Speicher 7 ausgelesenen Bildelementfaktoren zwischengespeichert und als Steuersignale seriell ausgelesen werden. Der aus den Schieberegistern ausgelesene digitale Datenstrom wird in der Signalverarbeitungsschaltung 8 digital/analog-gewandelt und gefiltert. Danach steht das Steuersignal am Ausgang 20 zur Verfügung. Im Falle einer digitalen Nachbearbeitung findet diese vor der Digital/Analog-Wandlung statt.

Die dem Graphikmanipulator 17 überlagerte Ablaufsteuerschaltung 16 überträgt dem Graphikmanipulator 17 wiederholt Befehle - im folgenden Graphikgrundbefehle - genannt. So besteht beispielsweise ein Graphikgrundbefehl darin, die Konturen eines Rechtecks mit wachsender Größe zu erzeugen. Im Speicher entsteht dann nach und nach eine wachsende Rechteckfläche, mit der der Ablauf einer Tricküberblendung möglich ist. Die Ablaufsteuerschaltung 16 kann verschiedene Tricküberblendungen durchführen. Dazu werden ihr über eine Verbindungsschaltung 15 von einem Bediengerät 14 entsprechende Steuersignale zugeführt. In einer praktisch ausgeführten erfindungsgemäßen Einrichtung besteht die Verbindungsschaltung 15 aus einem Rechner mit einem Mikroprozessor vom Typ 8031, während die Ablaufsteuerschaltung von einem Mikroprozessor vom Typ 80186 realisiert wird.

Der Graphikmanipulator 17 kann in vorteilhafter Weise aus einem für Computer-Graphik entwickelten Satz integrierter Schaltkreise der Firma Hitachi bestehen. In diesem praktisch realisierten Ausführungsbeispiel ist der Speicher 1 Mbyte groß und die Bildelementfaktoren sind mit je 4 bit quantisiert. Die Bildelementfaktoren eines Bildes des hochauflösenden Fernsehsystems belegen eine Kapazität von 750 kbyte. Der Rest des Speichers wird für das im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterte Verfahren zur Verschiebung der Trickfigur benutzt.

Fig. 5 zeigt ebenfalls als Blockschaltbild den Graphikmanipulator, der außer aus dem Bildspeicher 7 aus drei Schaltungsgruppen 23, 24, 25 besteht. Die integrierte Schaltung 23 stellt einen sogenannten advanced cathode ray tube controller (ACRTC) dar und umfaßt drei Prozessoren. Ein erster führt die Bildelementberechnung durch, das heißt, er stellt bei Anlegen eines Befehls wie beispielsweise "Kreis mit Radius r" fest, welche Bildelemente zur Darstellung des Kreises erforderlich sind. Dazu interpoliert er zweidimensional. Ein zweiter Prozessor, der sogenannte Display-Prozessor, führt das zeilenweise Einspeichern des zweidimensional interpolierten Kreises in den Bildspeicher durch und verwaltet den Speicher hinsichtlich Auffrischung und Aufteilung. Der dritte Prozessor, der sogenannte Timing-Prozessor, erzeugt parametrisierbar alle zu einer fernsehmäßigen Zeitaufteilung erforderlichen Signale. Es werden beispielsweise Signale zur Bestimmung der aktiven Bilddauer ausgegeben, während der Bildspeicher an den Stellen, die gerade ausgegeben werden, nicht verändert wird.

Die integrierte Schaltung 24 dient zur Steuerung des Speichers 7 und wird graphic memory interface controller (GMIC) genannt. Mit ihr werden Adressen und verschiedene Impulse zum Betrieb des Speichers erzeugt. Die Schaltungsgruppe 25 besteht aus vier integrierten Schaltungen und bildet einen graphic video attribute controller (GVAC), welcher einerseits dem Datentransfer zwischen dem Graphikprozessor 23 und dem Speicher und andererseits zum Parallel-Seriell-Wandeln der ausgelesenen Steuersignale dient. Hierbei ist zu beachten, daß einerseits die vom Graphikprozessor 23 berechneten Bildelementfaktoren, welche die Trickfigur darstellen, bezogen auf die zeilenweise Abtastung des Fernsehbildes, unregelmäßig anfallen. Andererseits sind die Steuersignale eine Art Videosignale, die synchron zum jeweiligen Fernsehraster sein müssen. Es werden deshalb die Daten paketweise aus dem Speicher 7 ausgelesen, in der Schaltung 25 zwischengespeichert und kontinuierlich aus der Schaltung 25 ausgegeben. Zwischen den einzelnen Datenpaketen werden die neu berechneten Bildelementfaktoren in den Speicher eingeschrieben, nachdem sie ebenfalls in der Schaltung 25 zwischengespeichert wurden.

Durch das schreibende Zugreifen auf den Speicher 7 während der Pausen zwischen dem paketweisen Auslesen genügt an sich die Kapazität eines Bildes bzw. die Kapazität, welche für das Verfahren zur Verschiebung der Trickfigur (Fig. 3) erforderlich ist. Dabei ergibt sich jedoch im Zusammenhang mit der Speicherung der Kontur der Trickfigur (Fig. 2b)) folgendes Problem: Bei einer Überblendung können die Graphikprozessoren von einem Bild zum anderen nicht die neue Kontur vollständig berechnen. Dieses stört bei der Speicherung der gesamten Fläche der Trickfigur nicht, da auch noch die benachbarten Bildelementfaktoren gespeichert sind. Es entstehen deshalb nur geringfügige Ungenauigkeiten im Größenbereich eines Bildelementes. Bei der Speicherung der Kontur wird jedoch bei einem Überblendvorgang, der zu schnell für die Graphikprozessoren abläuft, zeitweise keine geschlossene Kontur erzeugt, so daß die Signalverarbeitungsschaltung 8 nicht in der Lage ist, diese auszufüllen. Es ist daher vorgesehen, bei der Ausführungsform nach Fig. 2b) zwei Speicher 7 vorzusehen, von denen jeweils einer mit der neuen Trickfigur beschrieben wird, während aus dem anderen die vorangegangene Trickfigur ausgelesen wird.

Fig. 6 zeigt teilweise zwei Kreise, wie sie berechnet werden, um eine kreisscheibenformige Trickfigur größer werden zu lassen. Unter Zugrundelegung der Radien r und r+1 werden die Bildelementfaktoren für die in Fig. 6 als kleine Kreise dargestellten Bildelemente berechnet. Dabei entstehen durch Quantisierungsfehler die mit X gekennzeichneten Fehlstellen. Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß Kreise mit gleichem Radius zweimal berechnet werden. Beim zweiten Mal wird der Mittelpunkt M2 um eine Zeile in vertikaler Richtung gegenüber M1 verschoben.

Claims (15)

1. Einrichtung zur Erzeugung von Steuersignalen für eine Videomischeinrichtung, wobei im wesentlichen vertikalfrequente und im wesentlichen horizontalfrequente Steuersignale eine Trickfigur bilden, dadurch gekennzeichnet, daß dies Steuersignale für eine Trickfigur bildpunktweise in einem Speicher (7) abgelegt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Signale, welche die Bildelemente innerhalb der Trickfigur darstellen, mit einem ersten Wert und diejenigen Steuersignale, welche die Bildelemente außerhalb der Trickfigur darstellen, mit einem zweiten Wert abgelegt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale derjenigen Bildpunkte, welche die Ränder der Trickfigur darstellen, mit einem ersten Wert und die Steuersignale der weiteren Bildelemente mit einem zweiten Wert abgelegt sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zeilenweise aus dem Speicher (7) auslesbar sind und daß zur Veränderung der Trickfigur während einer Überblendung sequentiell mit dem Auslesen Signale für die geänderte Trickfigur in den Speicher (7) eingeschrieben werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die ausgelesenen Steuersignale ein Zwischenspeicher (19) vorgesehen ist und daß die Steuersignale paketweise aus dem Speicher (7) ausgelesen und in den Zwischenspeicher eingeschrieben werden und daß zwischen den Paketen in den Speicher Steuersignale für die folgende Trickfigur eingeschrieben werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher von Schieberegistern (19) gebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Graphikprozessoren (23), eine Speichersteuereinheit (24), der Bildspeicher (7) und eine Graphikvideosteuereinheit (25) jeweils durch Bussysteme miteinander verbunden sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils ein Bildelement im Speicher (7) 1 bit vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils ein Bildelement im Speicher (7) 4 bit vorgesehen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die aus dem Speicher (7) ausgelesenen Steuersignale eine Signalverarbeitungsschaltung (8) vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (8) einen Digital/Analog-Wandler und analoge Filter umfaßt.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (7) jeweils die Konturen einer Trickfigur abgelegt sind und daß die Signalverarbeitungsschaltung eine Einrichtung zum Auffüllen der Konturen umfaßt.

13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (8) ein zweidimensionales Filter umfaßt.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung der Signale einer kreisscheibenförmigen Trickfigur jeweils zwei Kreise mit gleichem Radius, jedoch mit einem um eine Zeile vertikal verschobenen Mittelpunkt berechnet werden.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (7) mehr Speicherplätze, als für die Bildelemente eines Bildes erforderlich sind, aufweist und daß zum Verschieben einer im Speicher (7) abgelegten Trickfigur die Startadresse des jeweils auszulesenden Teils des Speichers (7) geändert wird.