DE3925046C1

DE3925046C1 - 60-50 Hz video signal conversion method - choosing unselected frame from remaining sequence of three frames by scanning second full picture

Info

Publication number: DE3925046C1
Application number: DE19893925046
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 8053 Wolfersdorf De Schaefer
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-01-03
Anticipated expiration: 2009-07-29

Abstract

The 60 Hz video signal is obtained by scanning electronically a film with 24 pictures per sec. In this way a first film picture with two video frames (part frames) and a second film picture, preceding or following it, with three video frames (part frames), are scanned and, from these, from a cycle of frames of the 60 Hz video signals a cycle in the same time of fewer frames of the 50 Hz video signals is formed. From a sequence of five successive frames of the 60 Hz video signals, corresponding to two film pictures, four frames are selected for the 50 Hz video signals. The unselected frame is chosen from the remaining sequence of three frames by scanning the second full picture. The four selected frames for each sequence are arranged according to the correct sequence of row jumps or frames and according to the direction of the sequence of the full picture sequence. ADVANTAGE - Improved quality.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method according to the Ober Concept of claim 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus "Fernseh- und Kinotechnik", Heft 2, 1988, Seiten 60-64 bekannt.Such a procedure is for example from "television and cinema technology", Issue 2, 1988, Pages 60-64 known.

Zur elektronischen Abtastung eines Films (24 Bilder/s) mit einer Bildwechselfrequenz von 60 Hz ist es bekannt (DE-OS 23 21 416), ein erstes Filmbild mit zwei Video-Halbbildern und ein zweites, aufeinanderfolgendes oder vorausgegangenes Filmbild mit drei Video-Halbbildern abzutasten. Für die Synchronisation der Filmbildfortschaltung wird aus den Vertikalsynchronimpulsen eine Schaltfrequenz abgeleitet, welche entsprechend der unterschiedlichen Abtastungen mit zwei bzw. drei Video-Halbbildern ein Tastverhältnis von 2 : 3 aufweist. Eine elektronische Umwandlung des resultieren den 60 Hz-Videosignals in ein 50 Hz-Videosignal ist nicht vorgesehen; vielmehr muß zur Erzeugung eines 50 Hz-Video signals der Film mit einer entsprechenden Bildwechsel frequenz von 50 Hz abgetastet werden. Bei Filmproduktionen, die mit 60 Hz-Bildwechselfrequenz abgetastet und anschließend elektronisch nachbearbeitet wurden, läßt sich jedoch eine 50 Hz-Abtastung der bearbeiteten Produktion nicht mehr durchführen. Hier ist eine elektronische Konvertierung erforderlich.For electronic scanning of a film (24 frames / s) with a frame rate of 60 Hz is known (DE-OS 23 21 416), a first film image with two video fields and a second, sequential or previous Scanning film image with three video fields. For the Synchronization of the film picture advance is from the Vertical sync pulses derived a switching frequency, which according to the different samples two or three video fields a duty cycle of 2: 3. An electronic conversion of the result the 60 Hz video signal into a 50 Hz video signal is not intended; rather, it needs to generate a 50 Hz video signals the film with a corresponding image change frequency of 50 Hz can be sampled. In film productions, which are sampled at 60 Hz frame rate and then have been electronically reworked, but can be 50 Hz sampling of the processed production no longer carry out. Here is an electronic conversion required.

Für die Konvertierung von in 60 Hz oder 59,94 Hz aufgezeich netem Filmmaterial mit einer Bildrate von 24 Bilder/s in 50 Hz-Fernsehsysteme sind Normwandler bekannt (DE 26 17 884 C2 oder "Fernseh- und Kinotechnik" Heft 2, 1988, Seiten 60-64 welche mit Hilfe vertikal-temporaler Filterungen eine zweidimensionale Abtastratenwandlung durchführen. Dabei werden für die temporale Filterung mehrere Teilbilder mit entsprechend unterschiedlichen Bewegungsphasen miteinander verrechnet. Für die vertikale Filterung in bewegten Szenen gelangen Zeilen aus Halbbildern mit unterschiedlichen Bewegungsphasen zur Verrechnung. Die temporale Filterung führt bei Bewegung zu den bekannten Wandlungsfehlern mit einem Verlust an Details (Blur) und ruckweiser Bewegung der Bildelemente (Judder). Neuere Verfahren mit einer Erkennung nach Größe und Richtung der Bewegung und entsprechender Adaption des Berechnungs algorithmus können zwar Abhilfe schaffen, doch ist deren Realisierung außerordentlich aufwendig und zur Zeit noch nicht im Handel erhältlich. Darüber hinaus stammen nach einer Abtastung von Filmmaterial (24 Bilder/s) mit 59,94 Hz oder 60 Hz alternierend je zwei und drei Teil bilder des Fernsehsystems aus einem Filmbild, d.h. einer Bewegungsphase. Die dadurch über den gewohnten Strobos kopeffekt bei einer Abtastung von 50 Hz hinaus diskon tinuierliche Bewegung führt bei der konventionellen elektronischen Normwandlung zu weiteren Bewegungsstörungen. Diese Beweungsstörungen lassen sich auch durch Bewegungs adaption nicht beseitigen. Recorded for converting to 60 Hz or 59.94 Hz netem footage with a frame rate of 24 frames / s standard converters are known in 50 Hz television systems (DE 26 17 884 C2 or "television and cinema technology" issue 2, 1988, pages 60-64 which with the help of vertical-temporal Filtering a two-dimensional sample rate conversion carry out. Doing so for temporal filtering several drawing files with correspondingly different ones Movement phases offset against each other. For the vertical Filtering in moving scenes results in lines from fields with different movement phases for settlement. The temporal filtering leads to the known when moving Conversion errors with a loss of details (blur) and jerky movement of the picture elements (judder). Newer Process with size and direction detection the movement and corresponding adaptation of the calculation Although algorithms can help, it is Realization extremely complex and currently still not commercially available. Beyond come from a scan of film material (24 frames / s) with 59.94 Hz or 60 Hz alternating two and three parts pictures of the television system from a film picture, i.e. one Movement phase. The result of the usual strobos head effect with a sampling of 50 Hz beyond disc continuous movement leads to the conventional electronic standard conversion to further movement disorders. These movement disorders can also be caused by movement do not eliminate adaptation.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ("International Broadcasting", April 1989, Seiten 39-41) führt eine Konvertierung durch eine von einer Schnittliste definierten Aneinanderreihung von minimal kurzen Szenen aus. Dieses Verfahren arbeitet je doch bei der Benutzung konventioneller MAZ-Maschinen und Normwandler nicht optimal, da diese minimal kurze Szene mindes tens die Länge eines Vollbildes besitzen. Die Zeilenkonver tierung kann ebenfalls nur innerhalb eines Teilbildes ausge führt werden.Another known method ("International Broadcasting", April 1989, pages 39-41) performs a conversion a sequence defined by a cutting list from minimally short scenes. This procedure ever works but when using conventional MAZ machines and Norm converter not optimal, since this minimally short scene minds at least the length of a frame. The line converters tation can also only be made within a drawing file leads.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Konvertierung mit einer höheren Qualität erlaubt, die nahezu einer direkten Abtastung des Filmmaterials mit 50 Hz entspricht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.In contrast, the object of the invention is a To create methods of the type mentioned, which allows the conversion with a higher quality that almost a direct scan of the film material at 50 Hz corresponds. This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungs gemmäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention according to the procedure result from the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die für die Abtastung des Filmaterials (24 Bilder/s) mit 60 Hz oder 59,94 Hz charakteristische Folge von je zwei und drei Halbbildern in dem eingehenden Videosignal detektiert und dahingehend ausgenützt, daß ein Halbbild der aus dem gleichen Filmbild entstandenen drei Teilbilder ausgepuffert und die verbleiben den zwei Halbbilder wie bei einer direkten Abtastung des Filmmaterials mit 50 Hz mit gleicher Bewegungsphase zugeordnet werden. Dadurch ist eine Konvertierung auf 48 Hz bzw. 47,952 Hz erfolgt. Eine störungsfreie Umsetzung auf 50 Hz wird durch Wiederholung von Halb- oder Vollbildern in Szenen mit geringer oder stehender Bewegung oder an Szenenwechseln nach jeweils 24 Halbbildern im zeitlichen Mittel erreicht.In the method according to the invention, that for scanning of the film material (24 frames / s) at 60 Hz or 59.94 Hz characteristic sequence of two and three fields detected in the incoming video signal and to that effect exploited that a field of the same film frame The resulting three partial images are buffered and they remain the two fields as with a direct scan of the Assigned film material at 50 Hz with the same movement phase will. This makes a conversion to 48 Hz or 47.952 Hz he follows. A trouble-free conversion to 50 Hz is ensured by Repeat fields or frames in scenes with less or standing motion or changing scenes after each 24 fields achieved on average.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on exemplary embodiments in the Drawings explained in more detail. It shows:

Fig. 1 Ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der zeitlichen Durchführung einer Umsortierung von Video-Halbbildern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, und Fig. 1 is a timing diagram to illustrate the temporal implementation of a reordering of video fields according to the inventive method, and

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 is a block diagram of a circuit arrangement for performing the method according to the invention.

Fig. 1 zeigt über der Zeit t aufgetragen in der ersten Zeile die Folge von zehn Video-Halbbildern eines eingehenden 60 z- bzw. 59,94 z-Videosignals. Diese zehn Video-Halbbilder sind mit den Halbbildnummern i1 mit i10 in Fig. 1 bezeichnet. Bei diesen Halbbildern i1 bis i10 handelt es sich entsprechend dem eingehenden Fernsehstandard um alternierend erste Halb bilder A oder zweite Halbbilder B eines Fernseh-Vollbildes. Die Halbbilder i1 mit i3 sind beispielsweise durch Abtastung eines einzigen Filmbildes a entstanden, während die Halbbilder i4 mit i5 durch Abtastung eines einzigen Filmbildes b ent standen sind. Ferner sind die Halbbilder i6 mit i8 durch Abtastung eines einzigen Filmbildes c und die Halbbilder i9 mit i10 durch Abtastung eines einzigen Filmbildes d ent standen. Um die Teilbilder i1 bis i10 wie bei einer direkten Abtastung des Filmmaterials in einem 50 Hz-Fernsehsystem anzuordnen, werden die Halbbilder i1 und i2 als Halbbilder o1 und o2 in das 50 Hz-Ausgangssystem als Abtastung des Filmbildes a übernommen. Das Halbbild i3 wird ausgepuffert, was keinen Verlust für die temporale Auflösung bedeutet (da im Halbbild i1 eine identische Bildinformation vorhanden ist) und was darüber hinaus die diskontinuierliche Bewegungs wiedergabe der Filmabtastung im 60 Hz-Fernsehsystem beseitigt. Fig. 1 shows the time t plotted on the first line, the sequence of ten video fields of an incoming 60 z- and z 59,94 video signal. These ten video fields are designated by the field numbers i 1 with i 10 in FIG. 1. These fields i 1 to i 10 are, according to the incoming television standard, alternating first fields A or second fields B of a television frame. The fields i 1 with i 3 were created , for example, by scanning a single film frame a, while the fields i 4 with i 5 were formed by scanning a single film frame b. Furthermore, the fields i 6 with i 8 by scanning a single film frame c and the fields i 9 with i 10 by scanning a single film frame d were created. In order to arrange the fields i 1 to i 10 as in a direct scanning of the film material in a 50 Hz television system, the fields i 1 and i 2 are adopted as fields o 1 and o 2 in the 50 Hz output system as a scanning of the film frame a . The field i 3 is buffered, which means no loss for the temporal resolution (since there is identical image information in the field i 1 ) and which furthermore eliminates the discontinuous motion reproduction of the film scanning in the 60 Hz television system.

Die gemeinsam aus dem Filmbild b entstandenen Halbbilder i4 und i5 erzeugen durch Umsortierung innerhalb der Bewegungs phase von Filmbild b die Halbbilder o3 und o4 des 50 Hz- Ausgangssystems. Die Verarbeitung des folgenden Zyklus′ von zwei Filmbildern c und d - entsprechend fünf Halbbildern i6 mit i10 des 60 Hz-Eingangssystems - zu vier Halbbildern o5 mit o8 der 50 Hz-Ausgangssystems erfolgt wegen der zeilen sprungbedingten Korrelation von Halbbild B zu Halbbild i6 und von Halbbild A zu Halbbild o5 mit einer Vertauschung der Halbbilder innerhalb des ersten Filmbildes c des Zyklus′. Dies zeigt, daß zu Beginn jedes Zyklus′ von fünf Halbbildern des 60 Hz-Eingangssystems festgestellt werden muß, ob zum Zeitpunkt des ersten Halbbildes des 60 Hz-Systems eine Übereinstimmung zwischen 60 Hz und 50 Hz-System hinsichtlich der Halbbildsequenz A-B vorhanden ist. Bei fehlender Über einstimmung erfolgt die notwendige Vertauschung innerhalb des ersten Filmbildes des Zyklus′.The fields i 4 and i 5 formed jointly from the film image b generate the fields o 3 and o 4 of the 50 Hz output system by rearranging them within the movement phase of film image b. The processing of the following cycle 'of two film frames c and d - corresponding to five fields i 6 with i 10 of the 60 Hz input system - to four fields o 5 with o 8 of the 50 Hz output system takes place because of the line-related correlation of field B to Field i 6 and from field A to field o 5 with a swapping of the fields within the first film frame c of the cycle '. This shows that at the beginning of each cycle 'of five fields of the 60 Hz input system must be determined whether there is a correspondence between the 60 Hz and 50 Hz system with respect to the field sequence AB at the time of the first field of the 60 Hz system. If there is no agreement, the necessary exchange takes place within the first film frame of the cycle '.

Im Blockschaltbild nach Fig. 2 ist eine beispielhafte Aus führungsform eines Wandlers zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens dargestellt. Das 60 Hz-Videoeingangs signal wird einem Detektor 1 zugeführt, welcher das Auftreten einer Folge von drei aus einem Filmbild entstandenen Halb bildern (Synchronisationszeitpunkt) ermittelt. Dies erfolgt in der Weise, daß in dem innerhalb eines Teilbildes örtlich tiefpaßgefilterten 60 Hz-Videosignal fortlaufend die Hellig keitsdifferenzen zwischen Bildpunkten eines jeweils ersten Halbbildes und Bildpunkten gleicher örtlicher Lage eines jeweils dritten Halbbildes gebildet werden. Die Beträge ermittelter Helligkeitsdifferenzen werden über ein Teilbild zur Summe S addiert. Aus der Folge der halbbildfrequenten Summen S wird ein absolutes oder relatives Minimum ermittelt, dessen Auftreten den vorstehend erwähnten Synchronisations zeitpunkt darstellt.In the block diagram of FIG. 2 is an exemplary From EMBODIMENT OF A converter for implementing the method described above shown. The 60 Hz video input signal is fed to a detector 1 , which determines the occurrence of a sequence of three fields formed from a film image (synchronization time). This is done in such a way that in the locally low-pass filtered 60 Hz video signal within a field continuously the brightness differences between pixels of a respective first field and pixels of the same local position of a third field are formed. The amounts of brightness differences determined are added to the sum S via a partial image. From the sequence of the field frequency sums S an absolute or relative minimum is determined, the occurrence of which represents the above-mentioned synchronization time.

Parallel zu der vorstehend erwähnten Detektion wird das eingehende 60 Hz-Videosignal einer Zuordnungsschaltung 2 zugeführt, welche über einen weiteren Eingang ein externes 50 Hz-Synchronsignal zugeführt erhält. Die Zuordnungsschaltung 2 stellt für den 60 Hz- und den 50 Hz-Takt fest, um welches Halbbild die Halbbildsequenz A-B es sich bei einem betrachte ten Halbbild i1 bis i10 bzw. o1 bis o8 (Fig. 1) handelt. Ferner stellt die Zuordnungsschaltung 2 mit Hilfe der Syn chronisationsinformation aus dem Detektor 1 fest, zu welchem Filmbild a, b, c, d ein betrachtetes Halbbild i1 bis i10 gehört. Entsprechend dieser Feststellung erzeugt die Schaltung 2 eine erste Folge f2 von Halbbildnummern für die eingehenden Bilder (i1 bis i10 in Fig. 1), eine zweite Folge f2 von in der Reihenfolge umsortierten, dem 50 Hz-Ausgangssystem ange paßten Halbbildnummern (ii1 bis ii10 in Fig. 1) sowie eine dritte Folge f3 von Filmbildnummern (a bis d in Fig. 1) für die Filmbildzugehörigkeit. Im zeitlichen Mittel wird nach jeder 24. Halbbildnummer der Folge f2(n) die Halbbild nummer f2(n+2) oder f2(n-2) wiederholt, wobei n der Index der Halbbildnummern in dem 50 Hz-Ausgangssystem ist. Auf diese Weise wird das 48 Hz bzw. 47,952 Hz-Signal in ein 50 Hz-Signal übergeführt.In parallel to the above-mentioned detection, the incoming 60 Hz video signal is supplied to an assignment circuit 2 , which receives an external 50 Hz synchronization signal via a further input. The assignment circuit 2 determines for the 60 Hz and 50 Hz clock which field the field sequence AB is in a field i 1 to i 10 or o 1 to o 8 being considered ( FIG. 1). Furthermore, the assignment circuit 2 uses the synchronization information from the detector 1 to determine which film frame a, b, c, d a field i 1 to i 10 belongs to. In accordance with this determination, the circuit 2 generates a first sequence f 2 of field numbers for the incoming images (i 1 to i 10 in FIG. 1), a second sequence f 2 of field numbers rearranged in the order, adapted to the 50 Hz output system ( ii 1 to ii 10 in Fig. 1) and a third sequence f 3 of film frame numbers (a to d in Fig. 1) for the film frame membership. On average over time, after every 24th field number of the sequence f 2 (n), the field number f 2 (n + 2) or f 2 (n-2) is repeated, where n is the index of the field numbers in the 50 Hz output system. In this way, the 48 Hz or 47.952 Hz signal is converted into a 50 Hz signal.

Das 60 Hz-Videoeingangssignal wird parallel einer Speicher schaltung 3 zugeführt, welche die eingehenden Halbbilder entsprechend der von der Zuordnungsschaltung 2 generierten Folge f1 von Halbbildnummern ablegt und entsprechend der Halbbildnummernfolge f2 als 50 Hz-Videosignal ausliest.The 60 Hz video input signal is fed in parallel to a memory circuit 3 which stores the incoming fields in accordance with the sequence f 1 of field numbers generated by the assignment circuit 2 and reads out in accordance with the field number sequence f 2 as a 50 Hz video signal.

Ein Extremwertdetektor 4, welcher von dem Detektor 1 die Summen S zugeführt erhält, erkennt stehende und langsam bewegte Szenen als relative oder absolute Minima sowie Szenenwechsel als relative oder absolute Maxima der halb bildfrequenten Summen S und erteilt der Zuordnungsschaltung 2 während dieser unkritischen bzw. diskontinuierlichen Szenen die Erlaubnis E zur Wiederholung von einem aus 24 Halbbildern (im zeitlichen Mittel) im Sinne der erwähnten Überführung des 48 Hz- bzw. 47,952 Hz-Signals in ein 50 Hz-Signal.An extreme value detector 4 , which receives the sums S from the detector 1 , recognizes standing and slowly moving scenes as relative or absolute minima as well as scene changes as relative or absolute maxima of the half frame-frequency sums S and issues the assignment circuit 2 during these uncritical or discontinuous scenes permission E to repeat one of 24 fields (on average over time) in the sense of converting the 48 Hz or 47.952 Hz signal into a 50 Hz signal.

Ein Zeilenkonverter 5 führt eine Wandlung der Zeilenzahl des 50 Hz-Videosignals am Ausgang der Speicherschaltung 3 auf die für die ausgehende 50 Hz-Fernsehsystem erforderliche Anzahl von Fernsehzeilen durch. Dabei benutzt der Konverter 5 für die Berechnung eines ausgehenden Teilbildes zwei aus einem Filmbild abgetastete Halbbilder, deren Zuordnung sich aus der Filmbildnummernfolge f3 ergibt.A line converter 5 converts the number of lines of the 50 Hz video signal at the output of the memory circuit 3 to the number of television lines required for the outgoing 50 Hz television system. The converter 5 uses two fields scanned from a film picture for the calculation of an outgoing partial picture, the assignment of which results from the film picture number sequence f 3 .

Claims

1. A method of converting a 60 Hz video signal to a 50 Hz video signal, the 60 Hz video signal being obtained by electronically scanning a film at 24 frames / s, thereby following a first film frame with two video fields and a second one the or previous film frame can be scanned with three video fields, in which a cycle of fields of the 60 Hz video signal is formed from a cycle of fields of the same duration of fewer fields of the 50 Hz video signal, characterized in that from a sequence of five successive ones Fields of the 60 Hz video signal, which corresponds to a sequence of two successive film images, four fields are selected for the 50 Hz video signal, the unselected field being selected from the sequence of three fields produced by scanning the second film image, and in that the four selected fields per sequence according to the correct interlace order or fields and in the resulting 50 Hz video signal are ordered according to the direction of movement of the frame.

2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that by scanning the second film image is a series of three Fields based on the matching image content tes of the first and last field in the manner it is detected that differences in brightness between pixels of the same local position each because the first and third fields are formed, that the amounts of the determined differences in brightness be summed up over a drawing file and that from fol an absolute or of the resulting total values relative minimum is determined, which one Identifies film frame from which the first or third field is not selected.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, because characterized by that for Formation of the 50 Hz video signal over time after every 24 fields of the 50 Hz video signal a field is inserted, which is replaced by fetching of the field to be inserted penultimate or the next but one field is won.