DE4107826C3 - Kontrollsignalverbreiterer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbreiten von Kontrollsignalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-A-48 68 650 bekannt.

Die Verarbeitung von Standardfernsehsignalen, solchen wie NTSC oder PAL, wird oft zur Berücksichtigung der Umgebung eines Signals geändert. Dieser Anpassungsprozeß kann dazu führen, daß einige Regionen eines verarbeiteten Bildes in einer Weise und andere benachbarte Regionen in einer unterschiedlichen Weise verarbeitet werden. Falls die Verarbeitungsunterschiede von dem Betrachter wahrnehmbar sind, werden die unterschiedlichen Regionen und die Übergänge zwischen ihnen deutlich sichtbar und die Bildqualität ist herabgesetzt.

Zum Beispiel wird zur Trennung der Farbdifferenz-(Chrominanz) und der Leuchtdichte (Luminanz)- Komponenten von einem Bildaustastsynchron-Signal (composite video signal) ein Rahmen-Kammfilter (comb-filter) einge­ setzt. Solange in dem Bild über ein Rahmenzeitintervall keine Änderungen vorkommen, können die Luminanz- und Chrominanzkomponenten vollständig getrennt werden. Falls sich das Bild während des Rahmenzeitintervalls verändert, sind einige Farbinformationen in der getrennten Luminanzkomponente und einige Helligkeitsinformationen in der Chrominanzkomponente enthalten.

Der Rahmen-Kammfilter dient ebenso zur Trennung der Luminanz- und Chrominanzkomponenten des Bildaustastsynchron- Signals und erzeugt keine wesentlich herabgesetzten Signale der Komponenten bei Bildbewegungen. Allerdings verringert ein Zeilen-Kammfilter die vertikale Auflösung des reproduzierten Bildes im Vergleich zu einem Rahmen-Kammfilter. Zusätzlich wird an Stellen, wo ein vertikaler Übergang auftritt, ein durch einen Zeilen-Kammfilter verarbeitetes Bild verschlechtert, in dem Farbinformationen in den Luminanz-Komponenten enthalten sind, die ein Bild-Artefakt erzeugen, das als "hanging dots" bekannt ist. Ebenso sind Helligkeitsinformationen in den Chrominanz-Komponenten enthalten, die zu falschen Farben in der Nachbarschaft des Übergangs führen.

Das Fernsehsignal kann adaptiv verarbeitet werden, in dem das Vorhandensein bzw. Fehlen von Bildbewegungen erkannt wird. In Gebieten, in denen das Bild stationär ist, wird das Rahmen-Kammfilter eingesetzt und in Gebieten, in denen das Bild sich verändert, wird das Zeilen-Kammfilter verwendet.

Ein anderes Beispiel für die adaptive Verarbeitung ist der adaptive Doppelabtast-Abtastkonverter ohne Zwischenzeile. In einem solchen Konverter werden Gitterzeilen zwischen den Zeilen des aktuellen Feldes dargestellt. Die Zwischengitterzeilen können von einem vorhergehenden Bild stammen, wobei allerdings z. B. bei Bildänderungen sichtbare Artefakte, wie z. B. geriffelte Ecken, auftreten können. Die Zwischengitterzeilen können auch durch Interpolation von Zeilen des aktuellen Bildes erzeugt werden, wobei allerdings die vertikale Auflösung verkleinert wird und ein Zeilenflackern auftreten kann. In Gebieten, in denen Bildveränderungen registriert werden, werden dabei zwischen bildinterpolierte Zwischengitterzeilen dargestellt, während sonst bildverzögerte Zwischengitterzeilen dargestellt werden.

Ein weiteres bekanntes Beispiel verwendet einen adaptiven Anhebungsschaltkreis, durch den Regionen mit relativ großem Rauschanteil mit einem relativ niedrigen Anhebungsfaktor und Regionen mit relativ niedrigem Rauschanteil mit einem relativ hohen Anhebungsfaktor bearbeitet werden.

Bei all diesen Beispielen ist von Nachteil, daß die Verarbeitung eines Fernsehsignals sich in Abhängigkeit von dem Wert eines bestimmten Parameters des Bildes ändert. Der Parameter ist die Bewegung im Falle der Luminanz-/Chrominanztrennung und Doppelabtastung-Konversion ohne Zwischenzeilen bzw. im Fall der Anhebung der Signale ist es der relative Anteil des Rauschens. Unterschiedlich verarbeitete Bereiche und erkennbare Grenzen zwischen diesen Bereichen, wo der jeweilige Parameter auftritt bzw. fehlt, sind ein unerwünschtes Artefakt, der bei den obengenannten Arten der adaptiven Verarbeitung auftritt. In dem US-Patent Nr. 48 68 650 wird ein Parameter des geschlossenen Videosignals für Bildpunkte bestimmt. Ein Kontrollsignal wird auf Grundlage dieses Parameters erzeugt. Das Kontrollsignal kann zur Kontrolle der Auswahl von Verarbeitungsarten eingesetzt werden. Der Wert des Kontrollsignals wird symmetrisch mit einem allmählich abnehmenden Einfluß in dem Bereich verbreitert, in dem das Kontrollsignal in wenigstens einer Richtung erzeugt wird. Dadurch erhält man eine Region, in der die Verarbeitung allmählich von einem Verarbeitungstyp zu der des anderen Verarbeitungstyps übergeht.

Nachteilig bei der vorbekannten Vorrichtung ist, daß die Übergänge zwischen den unterschiedlichen Bereichen relativ grob sind.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Sichtbarkeit von Artefakten bei Übergängen zwischen zwei Bereichen, insbesondere eines Video- oder Fernsehbildes, zu vermindern und dadurch die Bildqualität zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Aus der DE 28 22 719 A1 ist eine Videosignalverarbeitungsschaltung bekannt, mit der zwischen zwei Videosignalen überblendet wird. Um einen Übergang mit weichen Rändern zu erhalten, wobei die beiden Videosignale allmählich ineinander überblendet werden, werden die die beiden Videosignale darstellenden Signale allmählich von einem niedrigen zu einem hohen Pegel und umgekehrt geändert. Der Übergang zwischen den beiden Pegeln erfolgt rampen- oder flankenförmig.

Aus der US-A-39 41 925 ist eine weitere Videosignalverarbeitungsschaltung sehr ähnlich zur DE 28 22 719 A1 bekannt. Im Gegensatz zu den aus diesen beiden Druckschriften bekannten allmählichen Übergang zwischen zwei Videosignalen, die ineinander auf einem Bildschirm überblendet werden, werden gemäß der Erfindung Steuersignale aufgeweitet und erhöht.

In der folgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung steht der Ausdruck "horizontal" für die Richtung entlang der Abtastzeilen und der Ausdruck "vertikal" für eine Richtung senkrecht zu den Abtastzeilen. Die Erfindung wird im folgenden durch einen Digitalschaltkreis beschrieben, wobei ebenso Analogschaltkreise entsprechend verwendet werden können.

Wenn die Kontrollsignale für Bildpunkte (Pixel) entlang der Abtastzeilen bestimmt werden, weisen sie eine feste Kontrollsignalamplitude, wie z. B. "1" auf, während der Rest der Signale Referenzwerte, wie z. B. "0", aufweist. Dabei ist es allgemein bekannt, daß jede Abtastzeile eine feste Anzahl von Pixeln aufweist, und wenn diese Zahl erreicht ist, die bilderzeugende Vorrichtung auf das nächste Pixel am Anfang der nächsten Zeile gesetzt wird.

Entsprechend zur vorliegenden Erfindung wird das Kontrollsignal an einen Horizontalaufweiter und an einen Vertikalaufweiter angelegt, die in Serie miteinander verbunden sind. Der Horizontalaufweiter wiederholt jede logische 1 eines Kontrollsignals n-Mal, wobei n gleich der Anzahl der Taktverzögerungselemente im Horizontalaufweiter 32 ist. Der Vertikalaufweiter wiederholt jede Abtastzeile m-Mal, wobei m gleich der Anzahl der Zeilenverzögerer, gekennzeichnet als "1-H"-Verzögerer, in dem Vertikalaufweiter 34 ist. Auf diese Weise werden m+1 identische Abtastzeilen erzeugt, von denen jede eine 1 an den Stellen entlang einer Zeile aufweist, an denen das Originalkontrollsignal auftrat und wobei n weitere Einsen direkt danach auftreten.

Wenn die erwartete Menge der Kontrollsignalwerte, einschließlich der wiederholten Abtastzeilen, aus den Horizontal- und Vertikalaufweitern austritt, wird sie einem Zeilensignalverbreiter zugeführt, der einen Anstieg von wachsenden Werten erzeugt, der mit dem ersten Originalkontrollsignalpixel beginnt und durch alle folgenden Eins-Pixel fortgesetzt wird. Der Zeilensignalverbreiter hält den am Ende des Anstiegs von n Pixeln erzeugten Maximalwert so lange, bis die letzte Eins registriert wurde. An diesem Punkt erzeugt der Zeilensignalverbreiter eine Flanke von abnehmenden Werten während der folgenden r Pixel. Dabei kann r=n sein, um die Flanke der anwachsenden Werte und die Flanke der abfallenden Werte symmetrisch zu erhalten.

Auf diese Weise wird statt eines Kontrollsignals, das abrupt von Null auf Eins und zurück sich ändert, durch den Zeilensignalverbreiter ein Signal erzeugt, das sich allmählich von Null zu einem Maximalwert, wie z. B. 7, ändert. Wobei der Maximalwert an dem Punkt erreicht wird, wo das originale Kontrollsignal gerade auftrat und dieser Wert eine Anzahl von Taktzyklen beibehalten wird, die der Anzahl der angrenzenden Kontrollsignale entspricht und dann allmählich das Signal bis auf den Wert 0 abnimmt. An diesem Punkt gibt es m+1 identische Zeilen.

Während dadurch das Kontrollsignal horizontal entlang jeder der m+1 Zeilen verbreitert wird, gibt es keine vertikale Verbreiterung, da alle diese Zeilen den gleichen Wert haben. Vertikale Verbreiterung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzielt, indem eine Ausschnitts- bzw. Fenstergröße gewählt wird, die einen Taktzyklus breit und m+1 Zeilen hoch ist. Dieses Fenster wird horizontal abgetastet, bis das Ende der Zeilen erreicht ist, um eine Zeile nach unten verschoben und dann nochmals entlang der Zeilen abgetastet. Der Kontrollsignalwert für den Punkt, der der Unterseite des Fensters entspricht, ist eine Funktion aller Werte innerhalb des Fensters. Dabei wurde festgestellt, daß eine einfache Addition der Werte innerhalb des Fensters vollkommen ausreichend ist.

Dabei ist bekannt, daß durch die notwendige Verzögerung, die benötigt wird, um die verbreiterten Kontrollsignale in dieser Weise zu erhalten, die Verbreiterungskontrollwerte der originalen Kontrollsignale um n Pixelintervalle und m Abtastzeilenintervalle im Vergleich zum korrespondierenden Videosignal verzögert werden müssen. Dies kann dadurch korrigiert werden, daß das Videosignal um n Pixel und m Zeilenabtastungsintervalle verzögert wird.

Ein besonderer Vorteil dieser Methode der Kontrollsignalverbreiterung ist, daß der Maximalwert der ansteigenden Flanke bei dem ersten Originalkontrollsignal- Pixel auftritt und nicht bei irgendeinem späteren Pixel wie in den anderen Methoden.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Fernseheinrichtung, durch das ein die Bewegung darstellendes Kontrollsignal verbreitert ist, um ein besseres Farbbild aus den Signalen zu erzeugen, die mit dem NTSC Standard übertragen worden sind;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Kontrollsignalverbreiters entsprechend der Erfindung;

Fig. 3 einen Schaltkreis nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3A bis 3E Signalwerte, die an entsprechend gekennzeichneten Punkten in Fig. 3 auftreten;

Fig. 3B′ die Arbeitsweise, falls die Position des horizontalen und vertikalen Verbreiters vertauscht sind;

Fig. 4A bis 4E Signalwerte, die an entsprechend gekennzeichneten Punkten gemäß Fig. 3 auftreten, wenn sie so berechnet worden sind, um die endgültigen Kontrollsignalwerte gemäß Fig. 4E zu ergeben;

Fig. 5 einen Zeilensignalverbreiter der PROM's statt MUX's entsprechend Fig. 3 verwendet;

Fig. 5A eine Tabelle, in der die Schaltfunktionen gemäß Fig. 5 erklärt werden.

Die folgende beschriebene Ausführungsform der Erfindung wird anhand eines bewegungsadaptiven Luminanz/ Chrominanz-Separators dargestellt. Eine ähnliche Anordnung könnte auch für andere adaptive Verarbeitungsschaltkreise, wie z. B. Doppelabtast- Adaptivabtastumsetzung ohne Zwischenzeilen oder adaptives Überhöhen eingesetzt werden.

In Fig. 1 wird ein geschlossenes Videosignal, wie es z. B. durch einen Fernsehempfänger während einer NTSC Fernsehübertragung empfangen wird, am Anschluß 10 angelegt. Ein Bewegungs-Detektor 12 erzeugt ein Signal mit einem Wert von z. B. 1, falls Bewegung festgestellt wird, und ein Referenzsignal 0, falls keine Bewegung festgestellt wird. Dieses Signal wird an einen Signalverbreiter 14 weitergeleitet. Ein "k"-Wert Erzeuger 16 erzeugt in Abhängigkeit des Signals am Ausgang des Signalverbreiters 14 Werte k und 1-k zur Kontrolle von Schaltern (soft switch) 18 und 20. Das geschlossene Videosignal von Terminal 10 wird über eine Anpassungsverzögerung 22 an Rahmenkamm 24 und über eine Anpassungsverzögerung 26 an Zeilenkamm 28 angelegt.

Falls keine Bewegung in dem Bild enthalten ist, wird die Ausgabe des Rahmenkamms 24 benutzt, um ein Luminanzsignal Y_FC und ein Chrominanzsignal C_FC zu erhalten.

In Rahmen-Kammfiltern wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei Abwesenheit von Bewegung zwei geschlossene Videosignale, die durch ein Rahmenzeitintervall getrennt sind, nur in der Phase der Chrominanzsignale sich unterscheiden. Deshalb werden, wenn zwei geschlossene Videosignale addiert werden, die einen Rahmen auseinanderliegen, die Chrominanzsignale sich aufheben, während die Luminanzsignale verstärkt werden. Auf diese Weise wird ein Luminanzsignal ohne Farbkontamination erhalten. In ähnlicher Weise wird durch die Subtraktion dieser beiden Signale das Luminanzsignal aufgehoben und ein Chrominanzsignal ohne Luminanzkontamination erhalten. Falls eine Bewegung im Bild enthalten ist, wird die Ausgabe des Zeilenkamms 28 benutzt. Da normalerweise nur eine geringe Änderung von einer Zeile zur nächsten stattfindet und da das Chrominanzsignal 180° phasenverschoben ist auf benachbarten Zeilen, werden durch Addition der Signale von entsprechenden Punkten auf benachbarten Zeilen die Chrominanzkomponenten aufgehoben und die Luminanzkomponenten verstärkt. Durch Subtraktion werden entsprechend die Luminanzkomponenten aufgehoben und die Chrominanzkomponenten verstärkt und auf diese Weise ungestörte Luminanz- und Chrominanzsignale erhalten. Nachteilig dabei ist, daß der Zeilen-Kammfilter die vertikale Auflösung auf die Hälfte reduziert.

Falls die Rahmenkammsignale vom Kamm 24 nur im Falle von fehlender Bewegung und die Zeilenkammsignale vom Kamm 28 nur im Falle von Bewegung benutzt werden, sind in den meisten Fällen die Unterschiede zwischen den Flächen des Bildes ohne Bewegung und den Flächen mit Bewegung sehr auffällig. Deshalb ist es besser, allmählich weniger von den Signalen des Rahmenkamms 24 und mehr von den Signalen des Zeilenkamms 28 zu benutzen, wenn die Abtastung des Bildes in die Bereiche gelangt, in denen Bewegung vorhanden ist. Wo Bewegung ist, ist k=1, und wo keine Bewegung ist, ist k=0. In den Bereichen um die Flächen mit Bewegung nimmt k einen mittleren Wert an. Der Wert von k bestimmt auf diese Weise die relativen Anteile der Ausgaben von Kamm 24 und 28, die in den Schaltern 18 und 20 miteinander vermischt werden.

Der Signalverbreiter 14 gibt einen Maximalwert an den Punkten aus, an denen Bewegung ist und Werte, die allmählich abnehmen, falls die Entfernung von dem Bereich mit Bewegung zunimmt.

Im Blockdiagramm der Fig. 2 werden die Hauptkomponenten eines Kontrollsignalaufweiters dargestellt, der gemäß der Erfindung konstruiert worden ist.

Kontrollsignale, die einen Wert 1 haben, wenn z. B. ein Phänomen wie Bewegung vorhanden ist, und einen Wert 0, wenn diese nicht vorhanden ist, werden einem Terminal 30 zugeführt. Eine passende Einrichtung, um ein solches Signal zu erzeugen, ist der Bewegungsdetektor 12 aus Fig. 1.

Ein Horizontalaufweiter 32 ist mit dem Eingabeterminal 30 verbunden, und läßt alle 1-Werte, die am Terminal 30 anliegen durch und produziert zusätzlich n-1 Werte nach dem letzten 1-Wert von Terminal 30. Ein Vertikalaufweiter 34, der am Ausgang des Horizontalaufweiters 32 angeschlossen ist, wiederholt jede Zeile des Horizontalaufweiters m mal.

Ein Zeilensignalverbreiter 36, der mit dem Aufweiter 34 verbunden ist, erzeugt eine Flanke von ansteigenden Werten während der ersten n+1 1-Werte von jeder Zeile die er von dem Vertikalaufweiter 34 erhält. Der Maximalwert der Flanke wird so lange aufrechterhalten, wie 1-Werte vorliegen, und danach wird eine Flanke von abnehmenden Werten während der nächsten r-Pixel ausgegeben. Im Normalfall ist n=r, um Symmetrie zwischen den beiden Flanken zu erhalten. Daher gibt es m+1 Zeilen mit einer ansteigenden Flanke von Werten, einer Serie von Maximalwerten und einer abnehmenden Menge von Werten.

Ein vertikaler Signalverbreiter 38 und Zeitverbreiter 40 sind hintereinandergeschaltet und mit dem Zeilensignalverbreiter 36 verbunden. Diese erzeugen die Kontrollsignalwerte, die von dem k-Werte-Generator 16 verwendet werden, um k und 1-k zu erzeugen, die wiederum die Schalter 18 und 20 steuern. Der Zeitverbreiter 40 kann, falls gewünscht, z. B. ein Niedrigfrequenzfilter sein. Durch diesen werden allmähliche Übergänge zwischen den stillstehenden und bewegten Teilen einer Szene im Zeitbereich möglich.

Diese Kontrollsignalwerte werden erzeugt, indem ein Fenster, das einen Taktzyklus breit und m+1 Zeilen hoch ist, über ein Punkteraster geschoben wird und die Werte innerhalb des Fensters in einer bestimmten Weise verarbeitet werden. Obwohl verschiedene Funktionen zum Zusammenfassen dieser Werte möglich sind, hat sich herausgestellt, daß eine einfache Addition ausreichend ist.

Im folgenden wird der Schaltkreis aus Fig. 3 beschrieben, der einer detaillierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß des Blockdiagramms von Fig. 2 entspricht. Nur der Zeitverbreiter 40 ist nicht dargestellt, da er eine optimale Einrichtung ist, die gewöhnlich nicht benutzt wird. Der Horizontalaufweiter 32 hat einen Eingabeanschluß 44, an dem eine Reihe von n Taktverzögerungselementen in Serie angeschlossen sind. In diesem Beispiel sind sechs Taktverzögerer 46 bis 56 angeordnet. Der Ausgang eines OR-Gatters 58 ist mit einem Ausgangsanschluß 60, und sieben Eingänge des OR-Gatters sind mit dem Eingabeanschluß 44 und den Ausgängen der Zeitverzögerer 46 bis 56 verbunden, die dem Eingabeanschluß 44 gegenüberliegen. Jedes Kontrollsignal, das zur Kennzeichnung eines Phänomens, wie z. B. Bewegung, eine Amplitude von 1 aufweist, wird sechsmal am Ausgabeanschluß 60 wiederholt.

Der Vertikalaufweiter 34 aus Fig. 3 ist ähnlich konstruiert. In diesem Fall gibt es m 1-H Verzögerer, die in Serie an einem Eingabeanschluß 62 angeschlossen sind. In diesem Beispiel sind 4 1-H Verzögerer 64, 66, 68 und 70 vorgesehen, so daß m=4 ist. Der Ausgang eines OR-Gatters 72 ist mit einem Ausgabeanschluß 74 verbunden und dessen fünf Eingänge sind entsprechend mit dem Eingabeanschluß 62 und den Ausgängen der 1-H Verzögerer 64 bis 70 verbunden, die dem Eingabeanschluß 62 gegenüberliegen. Jede Zeile der Kontrollsignale, die am Eingabeanschluß anliegen, werden auf diese Weise viermal am Ausgabeanschluß 74 wiederholt.

Der Horizontalaufweiter 32 und der Vertikalaufweiter 34 sind in dieser Reihenfolge miteinander in Serie zwischen Eingabeanschluß des Aufweitersystems und einem Ausgabeanschluß 76 des Aufweitungsschaltkreises angeschlossen. Wie noch erklärt werden wird, kann diese Reihenfolge auch umgekehrt werden. In beiden Fällen passieren Kontrollsignale mit dem logischen Wert 0 den Aufweitungsschaltkreis 32 und 34 ohne Verzögerung und damit dem logischen Wert 1, der die Gegenwart eines Phänomens wie z. B. Bewegung kennzeichnet, wird so oft wiederholt, daß er im Prinzip ein Rechteck von logischen Eins-Werten bildet, das n+1 Taktzyklen breit und m+1 Linien hoch ist.

Der Zeilensignalverbreiter 36 ist mit dem Ausgabeanschluß 76 verbunden und erzeugt eine Flanke von ansteigenden Signalwerten entlang einer Zeile, die von einem Wert 0 bis zu einem Maximalwert, wie z. B. 7 während der ersten n-Kontrollsignalperioden anwächst. Dann wird der Maximalwert so lange beibehalten, wie 1-Werte am Anschluß 76 anliegen. Sobald kein 1-Wert mehr anliegt, wird eine Flanke von abnehmenden Signalwerten über eine Periode von r-Taktzyklen entlang der Zeile erzeugt. Im Normalfall ist r=n. Dies geschieht in gleicher Weise entlang der Zeile, sobald das Kontrollsignal den logischen Wert 1 annimmt und entlang der m folgenden Zeilen, so daß m+1 identische Zeilen erzeugt werden. In dem Schaltkreis nach Fig. 3, mit dem die gerade beschriebene Zeilensignalverbreiterungsfunktion durchgeführt wird, weist ein Multiplexer (MUX) 78 einen Ausgang 80, einen Eingang, der mit 0 gekennzeichnet ist und einen Eingang, der mit 1 gekennzeichnet ist, und einen Schaltkontrolleingang 82 auf, an dem die logischen Werte 0 und 1 angelegt werden. Wenn eine logische 0 am Kontrolleingang 82 angelegt wird, ist der Ausgang 80 mit dem durch 0 gekennzeichneten Eingang verbunden, und wenn eine logische 1 am Eingang 82 angelegt wird, ist der Ausgang 80 mit dem durch 1 gekennzeichneten Eingang verbunden. Ein Ein-Takt-Verzögerungselement 84 und ein Funktionsgenerator 86, der die Funktion f(x)=x-1 durchführt, sind in Serie zwischen dem Ausgang 80 und dem mit 0 gekennzeichneten Eingang angeschlossen. Der Generator 86 kann keinen Wert kleiner als 0 annehmen. Deshalb, falls keine Bewegung erkannt wird und eine logische 0 am Eingangsanschluß 30 anliegt, passieren logische 0-Werte die Aufweitungsschaltkreise 32 und 34 zum Anschluß 76 und am Ausgang 80 des MUX 78 liegt ein 0-Wert. Sollte das Signal am Ausgang 80 des MUX 78 einen anderen als den 0-Wert aufweisen, wird es innerhalb von höchstens m-Taktzyklen durch die Einwirkung des Generators 86 auf den 0-Wert reduziert. Im folgenden wird dargestellt, daß der MUX 78 die Flanke der vorher erwähnten abnehmenden Werte erzeugt.

Die vorher erwähnte Flanke der anwachsenden Werte wird durch einen MUX 88 erzeugt. Dieser weist einen Ausgang 90 auf, der mit dem durch 1 gekennzeichneten Eingang des MUX 78 verbunden ist, einen mit 0 gekennzeichneten Eingang, einen mit 1 gekennzeichneten Eingang und einen Schaltungskontrolleingang 92, an dem die logischen Werte 0 und 1 angelegt werden. Wie bei MUX 78 wird durch eine logische 1 am Kontrolleingang 92 der Ausgang 90 mit dem durch 1 gekennzeichneten Eingang und durch eine logische 0 am Kontrolleingang 92 der Ausgang 90 mit dem durch 0 gekennzeichneten Eingang verbunden. Eine Ein-Taktverzögerung und ein Funktionsgenerator 96, der die Funktion f(x)=x+1 ausführt, sind in Serie zwischen dem Ausgang 86 in dem durch 1 gekennzeichneten Eingang angeschlossen. Der Generator 96 kann keinen Signalwert oberhalb eines ausgewählten Maximalwertes, wie z. B. 7 erzeugen. Der mit 0 gekennzeichnete Eingang des MUX 88 ist mit dem Ausgang 80 des MUX 78 verbunden.

Der vertikale Signalverbreiter 38, der die Signalwerte liefert, die von dem k-Wert-Generator 16 aus Fig. 2 benutzt werden, um die Werte k und 1-k für jeden Pixelort zu erzeugen, umfaßt Mittel zum aufeinanderfolgenden Bereitstellen der Signalwerte für jede Position entlang der Abtastzeile, für die ein k-Wert betrachtet wird und zum Bereitstellen der Signalwerte von Positionen überhalb dieser und Mittel zum Kombinieren jeder Menge dieser Werte in Verbindung mit der vorherbestimmten Funktion.

Die Mittel zum Bereitstellen der Signalwerte für korrespondierende Pixel entlang der Abtastzeilen enthalten, wie hier dargestellt, m 1-H Verzögerungselemente. Hier sind Verzögerungselemente 98, 100, 102 und 104 dargestellt, so daß in dieser Ausbildungsform m=4 ist.

Außerdem können die Signalwerte am Ausgang 80 und am Ende der vier 1-H Verzögerungselemente 98 bis 104, die entfernt zum Ausgang 80 liegen, gewichtet werden, bevor sie miteinander verknüpft werden, wobei das Verknüpfungsmittel ein Addierer 106 ist.

Schaltkreis-Arbeitsweise

Die Arbeitsweise des Schaltkreises aus Fig. 3 wird nun anhand der Fig. 3A bis 3E erklärt, die Signalwerte zeigen, die an entsprechend bezeichneten Punkten in Fig. 3 anliegen.

Zum Zweck der Erklärung wird angenommen, daß die Kontrollsignale, die am Eingangsanschluß 30 anliegen, der dem Punkt A des Kontrollsignalaufweiters entspricht, nur zwei aufeinanderfolgende 1-Werte aufweisen. Diese kennzeichnen das Vorhandensein eines Phänomens wie z. B. Bewegung. Alle anderen Positionen der Abtastzeile haben als Referenzwert eine logische 0. Solch eine Situation ist in Fig. 3a dargestellt, wobei die Kontrollsignale mit 1-Wert, die entlang der Abtastlinie L1 auftreten, in dem Rechteck 108 enthalten sind. Dabei kann natürlich die Linie L1 viel mehr Signalwerte enthalten als dargestellt sind.

In Fig. 3B sind die Signale dargestellt, die am Punkt B auftreten, der den Ausgangsanschluß 60 des Horizontalaufweiters 32 kennzeichnet. Diese Signale umfassen die ursprünglichen Kontrollsignale, die im Rechteck 108 enthalten sind, und n-Wiederholungen des logischen 1-Wertes des zweiten Kontrollsignalwertes. In diesem Beispiel ist angenommen, daß n=6 ist, so daß insgesamt acht logische 1-Werte entlang der Abtastlinie L1 angeordnet sind.

Die Signale von Punkt B werden an den Eingabeanschluß 62 des vertikalen Aufweiters 34 gegeben, der die Zeile L1 m- mal wiederholt. In diesem Beispiel ist m=4, so daß logische 1-Werte am Punkt C erzeugt werden, die in einem Rechteck von Signalwerten entsprechen, das eine Breite entsprechend der Anzahl der anliegenden Kontrollsignale plus n wiederholte Kontrollsignale und eine Höhe von m+1 Zeilen aufweist.

Falls der vertikale Aufweiter 34 dem horizontalen Aufweiter 32 vorgeschaltet ist, würde sein Ausgang entsprechend Fig. 3B′ aussehen. Es ist offensichtlich, daß nachdem diese Signale dem horizontalen Aufweiter 32 zugeführt werden, Signale entsprechend der Fig. 3C erzeugt werden.

Der Zeilensignalverbreiter 36 funktioniert dabei wie folgt. Die Kontrollsignalwerte für alle Zeilen, insbesondere die Linien L1 bis L5 der Fig. 3C, werden nacheinander dem Anschluß 76 zugeführt. Dieser ist, wie dargestellt, mit der Schaltkontrolleingabe 92 der MUX 78 und 88 verbunden. Falls der Ausgang 80 des MUX 78 keinen 0-Wert aufweist, wird durch Anlegen einiger 0-Werte am Anschluß 76 der MUX 78 dazu veranlaßt, bis auf einen 0-Wert herabzuzählen, und dieser Wert am Ausgang 80 ausgegeben. Der Ausgang 90 des MUX 88 wird auch einen 0-Wert aufweisen, da sein mit 0 gekennzeichneter Eingang mit dem Ausgang 80 des MUX 78 verbunden ist, solange sein Schaltkontrolleingang 92 eine logische 0 erhält.

Sobald eine erste logische 1 des ursprünglichen Kontrollsignals aus Rechteck 108 am Anschluß 76 anliegt, werden die Ausgänge 80 und 90 der MUX 78 und 88 mit den durch 1 gekennzeichneten Eingängen verbunden. Dies bedeutet, daß der Ausgang 80 des MUX 78 mit dem Ausgang 90 des MUX 88 verbunden ist, und der Ausgang 90 des MUX 88 mit dem durch 1 gekennzeichneten Eingang verbunden ist, um die Takt für Takt erhöhten Werte durch den Generator 96 zu erhalten. Nach n-Takten, in diesem Fall 6 Takten, ist der Signalwert 7, und der Generator 96 gibt als maximale Ausgabe eine 7 aus. Während der beiden nächsten logischen 1-Werte der Linie L1, wird der Maximalwert von 7 aufrechterhalten. Da der nächste Kontrollsignalwert eine logische 0 ist, werden die MUX 78 und 88 umgeschaltet. Der Ausgang 80 des MUX 78 ist wieder mit seinem durch 0 gekennzeichneten Eingang verbunden, so daß der Wert seines Ausgangs 80 bei jedem Takt um eins herabgesetzt wird. Der Generator 86 ist so ausgebildet, daß er keinen Wert kleiner als 0 annehmen kann. Wenn ein anderes Kontrollsignal, das einen logischen Wert 1 hat auftritt, wird der gesamte Prozeß wiederholt.

In Fig. 3D sind die Ausgabewerte am Ausgang 80 des MUX 78 dargestellt, die dem Punkt D des Schaltkreises entsprechen. Jede der Linien wird auf die gerade beschriebene Weise verarbeitet, so daß sie identische Werte auf entsprechenden Positionen aufweisen.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindungen können die Generatoren 86 und 96 so programmiert sein, daß sie Flanken erzeugen, die einen nicht-linearen Verlauf statt des bisher gezeigten linearen Verlaufes zeigen. Das heißt, sie können programmiert werden für bestimmte Eingabewerte verschiedene Steigerungs- bzw. Abnahmewerte zu erzeugen.

Die Funktionsweise des vertikalen Verbreiters 38 wird im folgenden anhand der Fig. 3D und 3E erklärt. Wie schon bemerkt, sind in Fig. 3D aufeinanderfolgende identische Zeilen von Werten dargestellt, die am Punkt D anliegen, der den Eingang des Vertikalverbreiters darstellt. Der Ausgang 80 und die 1-H Verzögerungselemente 98 bis 104 bilden ein vertikales Fenster, wie z. B. W1, in Fig. 3D. Dieses Fenster ist einen Taktzyklus breit und m+1 Zeilen hoch. Nach Abtasten entlang der Zeilen, wird es um eine Abtastzeile nach unten versetzt und abtastend über den nächsten Satz von Zeilen geführt. In dieser speziellen Ausführungsform werden durch die Arbeitsweise der 1-H Verzögerungselemente 98 bis 104 und des Addierers 106 1-Werte erzeugt, falls dieser in der Stellung W1 ist. Dies ist auch der Wert, der in der ersten in L1 dargestellten Position dargestellt ist. Da die darüberliegenden vier Pixel 0-Werte sind, ist die Ausgabe des Addierers 106 die gleiche wie in L1 von Fig. 3D.

Beim nächsten Abtastschritt wird das Fenster um eine Zeile nach unten bis zu der durch W2 gekennzeichneten vertikalen Position versetzt. Die Ausgabe des Addierers 106 ist dabei entsprechend von L2 aus 3D. Bei den aufeinanderfolgenden Abtastschritten des Fensters ergeben sich Signalwerte, die denen aus Fig. 3E entsprechen. Zur besseren Illustrierung soll dargestellt werden, was die Ausgabe des Addierers 106 ist, falls das Fenster jedes Mal um eine Zeile nach unten versetzt wird, wobei es in der Position des Rechtecks W1 beginnt. Die Werte, die man erhält, sind die Werte der ersten Spalte, die durch den Aufweiter gemäß der Erfindung gegeben sind. Bei den aufeinanderfolgenden vertikalen Positionen wird die Summe der Werte innerhalb des Fensters um 1 erhöht, bis ein Maximum von 5 erreicht ist. Im nächsten Schritt wird das niedrigste Pixel des Fensters ein 0-Wert sein, so daß ein Wert von 4 erreicht wird.

Aus den Werten der Zeilenfigur 3D ist ersichtlich, daß die Summen der Werte innerhalb des Fensters anwachsen, wie in Fig. 3E dargestellt ist, solange zumindest das Fenster von der linken Seite bis zur Mitte verschoben wird und abnehmen wird, wenn es weiter auf die rechte Seite verschoben wird. Es ist ebenso ersichtlich, daß die Summe der Werte zunimmt, wenn das Fenster bis zur untersten Zeile in Fig. 3D verschoben wird, und daß die Summe abnehmen wird, wenn es unterhalb dieser Zeile verschoben wird.

Die maximalen Werte von 35, die durch das Rechteck 110 in Fig. 3E hervorgehoben sind, kennzeichnen die Positionen der ursprünglichen Kontrollsignale im Rechteck 108. So ergeben sich n Takte, in diesem Beispiel 6 Takte, plus m Linien, in diesem Fall 4 Linien, später als das ursprüngliche Kontrollsignal. Die Werte von 35 können zur gleichen Zeit auftreten wie das Video, indem eine entsprechende Anzahl von Verzögerungselementen in dem Videosignalweg angeordnet sind.

In den Fig. 4A bis 4E sind die Signalwerte dargestellt, die durch den Kontrollsignalverbreiter aus Fig. 3 erzeugt werden, falls ein entsprechend in Fig. 4A dargestellter Satz von Kontrollsignalimpulsen vorliegt. Allerdings gibt es einen Unterschied. In den Fig. 3A bis E sind zukünftige Muster dargestellt, die sich nach rechts und unten bewegen, während in den Fig. 4A bis E diese sich nach links und aufwärts bewegen. Dies sind aber bloß zwei verschiedene Betrachtungsweisen der gleichen Situation.

In Fig. 5 wird eine weitere Ausführungsform für einen Schaltkreis des Zeilensignalverbreiters 36 dargestellt. Bauteile und Punkte des Schaltkreises von Fig. 5, die denen der Fig. 3 entsprechen, sind gleich gekennzeichnet. Der prinzipielle Unterschied besteht darin, daß ein programmierbarer Datenspeicher PROM programmiert wird, um die Funktionen des Generators 86 und des MUX 78 zu übernehmen und ein PROM 112 programmiert wird, um die Funktionen des Generators 96 und des MUX 88 zu übernehmen. In der Tabelle in Fig. 5A ist die Arbeitsweise des Schaltkreises aus Fig. 5 in Reaktion auf Kontrollsignalwerte von 0 oder 1 dargestellt, die am Anschluß 76 des MUX 76 in Fig. 3 auftreten. Da dieser Schaltkreis die Zeilensignale in im wesentlichen der gleichen Weise verbreitet wie der Schaltkreis aus Fig. 3, sind keine weiteren Erklärungen an dieser Stelle notwendig.

Auch wenn verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sind darüberhinaus andere Mittel zur Ausführung der Erfindung für einen Fachmann offensichtlich.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Ausbreiten von Kontrollsignalen mit fester Amplitude, die entlang einer beliebigen aus einer Vielzahl von abzutastenden Zeilen auftreten, mit einem Eingabeanschluß (30), an den die Kontrollsignale anlegbar sind, einer Zeilensignalverbreiterungseinrichtung (36) und einer vertikalen Verbreiterungseinrichtung (38),
gekennzeichnet durch
eine Kontrollsignalaufweitungseinrichtung (32, 34), die an den Eingabeanschluß (30) angeschlossen ist, und umfaßt

• eine horizontale Aufweitungseinrichtung (32) zum Aufweiten jedes Kontrollsignals über ein Intervall jeder Zeile, auf dem es auftritt, um ein verlängertes Kontrollsignal derselben Amplitude zu bilden, und
• eine vertikale Aufweitungseinrichtung (34) zum Wiederholen der Zeile mit einer bestimmten Anzahl

wobei die Zeilensignalverbreiterungseinrichtung (36), die mit der Kontrollsignalaufweitungsvorrichtung (32, 34) verbunden ist, während eines ersten Teils des verlängerten Kontrollsignals auf jeder Zeile eine Flanke mit ansteigenden Werten erzeugt, den von der festen Amplitude unterschiedlichen Maximalwert der Flanke über den Rest des verlängerten Kontrollsignals aufrechterhält und eine Flanke mit abnehmenden Werten beginnend am Ende der verlängerten Kontrollsignale erzeugt; und
die vertikale Verbreiterungseinrichtung (38), die mit der Zeilensignalverbreiterungseinrichtung (36) verbunden ist, eine Verknüpfungseinrichtung (106) zum Verknüpfen von Kontrollsignalen der von der Zeilensignalverbreiterungseinrichtung (36) empfangenen Kontrollsignale und zur Erzeugung von entsprechenden Signalwerten entlang einer Vielzahl von Zeilen aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontrollsignale 1-Bit-Signale sind und die Kontrollsignalaufweitungsmittel (32, 34) erste und zweite in Serie geschaltete Schaltkreise sind, wobei der erste Schaltkreis einen Eingabeanschluß (44) und einen Ausgabeanschluß (60) aufweist, außerdem n in Serie geschaltete Taktverzögerungselemente (46, 48, 52, 54) und ein OR-Gatter mit n+1 Eingängen, die mit dem Eingabeanschluß (44) und den diesen gegenüberliegenden Enden der Taktverzögerungselemente (46, 48, 50, 52, 54) verbunden sind und einen Ausgang (B), der mit dem Ausgangsanschluß (60) verbunden ist, die zweiten Schaltkreise einen Eingabeanschluß (62) und einen Ausgabeanschluß (74) aufweisen, außerdem m in Serie verbundene Zeilenverzögerungselemente (64, 66, 68, 70), ein OR-Gatter mit m+1 Eingängen, die mit dem Eingangsanschluß (62) des zweiten Schaltkreises und den diesen gegenüberliegenden Enden der Zeilenverzögerungselemente (64, 66, 68, 70) verbunden sind und einem Ausgang (C), der mit dem Ausgangsanschluß (74) des zweiten Schaltkreises verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontrollsignale 1-Bit-Signale sind und das Zeilensignalverbreiterungsmittel (36) gebildet ist aus: einem ersten Multiplexer (MUX) (78) mit einem Ausgang (80) und erstem und zweitem Eingang; einem Ein-Taktverzögerungselement (84) und einer Dekrementiereinrichtung (86), die in Serie zwischen dem Ausgang (80) des ersten MUX (78) und dem ersten Eingang des ersten MUX (78) angeordnet sind, wobei die Dekrementiereinrichtung (86) einen geringeren Wert entsprechend einem Referenzwert aufweist; ein zweiter MUX (88) mit Ausgang (90) und erstem und zweitem Eingang; einem Ein-Taktverzögerungselement (94) und einer Inkrementiereinrichtung (96), die in Serie zwischen dem Ausgang (90) des zweiten MUX (88) und dessen erstem Eingang angeordnet sind, wobei die Inkrementiereinrichtung (96) einen Maximalwert aufweist; Einrichtungen zum Verknüpfen des Ausgangs (80) des ersten MUX (78) mit dem zweiten Eingang des zweiten MUX (88); Einrichtungen zur Verbindung des Ausgangs des zweiten MUX (88) mit dem zweiten Eingang des ersten MUX (78); der erste MUX (78) Einrichtungen zum Verbinden seines Ausgangs (80) mit seinem ersten Eingang und zum Verbinden seines Ausgangs (80) mit seinem zweiten Eingang in Abhängigkeit der Referenzwerte bzw. der Kontrollsignale aufweist und der zweite MUX (88) in Abhängigkeit eines Referenzwertes bzw. eines Kontrollsignals seinen Ausgang (90) mit seinem zweiten Eingang bzw. seinen Ausgang (90) mit seinem ersten Eingang verbindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollsignal ein 1-Bit-Signal ist und die Zeilensignalverbreiterungseinrichtung gebildet ist aus: einem ersten PROM (110) mit einem Ausgang (80) und erstem und zweitem Eingang; einem Ein-Pixel-Verzögerungselement (84), das zwischen dem Ausgang (80) des ersten PROM (110) und seinem ersten Eingang angeordnet ist; einem zweiten PROM (112) mit Ausgang (90) und erstem und zweiten Eingang; einem 1-Pixel-Verzögerungselement (94), das zwischen Ausgang (90) des zweiten PROM (112) und seinem ersten Eingang angeordnet ist; Verbindungsmittel zur Verbindung des Ausgangs (80) des ersten PROM (110) mit dem zweiten Eingang des zweiten PROM (112); Verbindungsmitteln zur Verbindung des Ausgangs (90) des zweiten PROM (112) mit dem zweiten Eingang des ersten PROM (110), wobei der erste PROM (110) in Abhängigkeit eines Referenzwertes den Wert, der an seinem ersten Eingang anliegt, in aufeinanderfolgenden Takten so lange herabsetzt, bis der Referenzwert erreicht ist, und in Abhängigkeit eines Kontrollsignalwertes seinen zweiten Eingang mit seinem Ausgang (80) und dem Ausgang (90) des zweiten PROM (112) verbindet, und wobei der zweite PROM (112) in Abhängigkeit eines Referenzwertes seinen Ausgang (90) mit seinem zweiten Eingang verbindet und in Abhängigkeit eines Kontrollsignalwertes an seinem Ausgang (90) ein Inkrement des Wertes erzeugt, der während jedes Taktes an seinem ersten Eingang anliegt, bis ein Maximalwert erreicht ist, und diesen Maximalwert so lange festhält, bis ein Referenzwert auftritt.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Verbreiterungseinrichtung (38) mit einem Eingangsanschluß mit der Zeilensignalverbreiterungseinrichtung (36) verbunden ist und eine Vielzahl von Ein-Zeilen- Verzögerungselementen (98, 100, 102, 104) in Serie mit diesem Eingabeanschluß und der Verknüpfungseinrichtung (106) verbunden sind, um ein Signal zu erzeugen, das eine Funktion der an diesen Eingabeanschluß und an diesem gegenüberliegenden Enden der Ein-Zeilen-Verzögerungs­ elemente (98, 100, 102, 104) auftretende Signale ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollsignal­ aufweitungseinrichtung (32, 34) jedes Bit des Kontrollsignals für n Takte und jede Zeile m-fach wiederholt;
die Zeilensignalverbreiterungseinrichtung (36) eine Flanke von ansteigenden Werten während n Takten erzeugt, den maximalen Wert während des Rests des verlängerten Kontrollsignals aufrechterhält und während r Takten eine Flanke von abnehmenden Werten erzeugt, nachdem die Ein- Bit-Kontrollsignale beendet sind; und
die vertikale Verbreiterungseinrichtung (38) eine Funktion der Signale erzeugt, die bei entsprechenden Takten entlang der m+1 Zeilen auftreten.