DE4116589C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vertikalversteilerungsver­ fahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Allgemein wurden im digitalen Fernsehen zur Verarbei­ tung eines zusammengesetzten Videosignals mehrere Vertikal­ versteilerungsverfahren vorgeschlagen und dementsprechend die Vertikalauflösung des Bildes verbessert.

Ein Beispiel herkömmlicher Technik ergibt sich, aus der auf die Anmelderin zurückgehenden, am 19. November 1991 veröffentlichten KR-OS 91-9 508. In der Beschreibung und in den Zeichnungen der koreanischen Patentanmeldung sind der spezielle Aufbau und die Wirkungsweise im einzelnen beschrieben. Bei dem her­ kömmlichen Peaking-Verfahren, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Vertikalübergangskomponente, d. h. eine Signaldif­ ferenz zwischen der oberen und unteren Zeile der repräsenta­ tiven Abtastzeilen a, b und c wie in Fig. 3A gezeigt festge­ stellt, und die Frequenzsprektrumsverteilung der Vertikal­ übergangskomponente ist in Fig. 2 gezeigt und enthält schräge Linien. Wenn der Vertikalübergang, d. h. eine Kon­ turkomponente der Vertikalrichtung, wie in Fig. 3A gezeigt, festgestellt wird, wird das nachgewiesene Signal zweimal differenziert, wodurch eine Differenzkomponente zwischen Zeilen, wie in Fig. 3B gezeigt, festgestellt wird. Die fest­ gestellte Differenzkomponente zwischen Zeilen wird zum Ver­ tikalübergangskomponentensignal addiert, um die Vertikalkon­ turkomponente wie in Fig. 3C gezeigt, zu versteilern, wo­ durch die Vertikalauflösung verbessert wird.

Der Nachteil der vorgenannten Vertikalversteilerungs­ methode besteht jedoch darin, daß der Effekt in bezug auf die Bildhelligkeit nicht-linear ist. Die Größe der Diffe­ renzkomponente zwischen Zeilen, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, variiert gemäß dem Wert des Luminanzsignals, welches die Bildhelligkeit bestimmt. Das heißt, wenn der Wert des Luminanzsignals niedrig ist, ist die Größe der Differenzkom­ ponente zwischen Zeilen klein, und wenn der Wert des Lumi­ nantsignals hoch ist, wird die Größe der Differenzkomponente zwischen Zeilen größer.

Das heißt, mit dunkler werdendem Bild wird die Größe der Differenzkomponente zwischen Zeilen kleiner. Dementspre­ chend ist die Vertikalversteilerung auf einem dunklen Bild­ schirm weniger wirksam als auf einem hellen Bildschirm.

Andererseits zeigt die JP-OS Sho 63-1 21 382 ein Verfahren, welches ein Hochauflösungs-Luminanzsignal, das kein Übersprechen ins Farbsignal aufweist, liefern kann. Um jedoch das Übersprechen ins Farbsignal zu beseitigen, wird das Bildkontursignal weiter versteilert, so daß ein unnatürli­ ches Aussehen in Form dicker Linien in der Bildkontur hervorgerufen wird.

Aus US 42 62 304 ist ein Verfahren zur Anhebung schwacher Übergänge eines Videosignals unabhängig von der Helligkeit des Bildsignals bekannt. Dabei wird die Größe des mit weniger als 40 IRE-Einheiten definierten schwachen Übergangs des Videosignals selbst als Steuersignal bei der Anhebung verwendet. Da solche schwachen Übergänge in dunklen wie in hellen Bildpartien gleichermaßen auftreten können, erfolgt auch die Anhebung für dunkle wie helle Bildpartien in der gleichen Weise.

Das aus US 48 47 681 bekannte Verfahren stellt eine Weiterentwicklung des aus US 42 62 304 Bekannten dar, insofern als eine multiplikative Gewichtung für die Vertikalversteilerung angewandt wird derart, daß für schwache Übergänge eine Verstärkung der Übergangskanten auftritt, während sich für starke Übergänge eine geringe oder keine Verstärkung ergibt.

Aus EP 02 57 129 A1 ist die Verwendung eines vertikalen Tiefpaßfilters im Zusammenhang mit einer vertikalen Kantenversteilerung bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Stärke des Übergangs an sich die Vertikalversteilerung des Bildsignals in hellen Bildpartien verglichen mit der Versteilerung in dunklen Bildpartien relativ abzumildern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 3 gelöst.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Auf diesen ist bzw. sind

Fig. 1, 2 und 3A bis 3C Veranschaulichungen und graphi­ sche Darstellungen, welche das Vertikalversteilerungsver­ fahren gemäß dem Stand der Technik zeigen,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, welches eine Ausführungs­ form der Vertikalversteilerungsvorrichtung gemäß der Erfin­ dung zeigt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches eine Ausführungs­ form eines Vertikaltiefpaßfilters, welches in der Vertikal­ versteilerungsvorrichtung der Fig. 4 vorgesehen ist, zeigt,

Fig. 6 eine graphische Darstellung, welche die Ver­ tikalkontursteuerung gemäß der Bildhelligkeit in der Ver­ tikalversteilerungsvorrichtung der Fig. 4 zeigt,

Fig. 7 eine graphische Darstellung, welche den Bereich auf dem Spektrum zeigt, welcher sich aus dem selektiven Durchlassen von Horizontal- und Vertikaldetailinformation im Tiefpaßfilter in der Vertikalversteilerungsvorrichtung der Fig. 4 ergibt, und

Fig. 8A und 8B graphische Darstellungen, welche den Versteilerungsgrad eines Übergangs abhängig von der Bildhel­ ligkeit in der Vertikalversteilerungsvorrichtung der Fig. 4 zeigen.

Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Vertikalversteile­ rungsvorrichtung gemäß der Erfindung, welche folgendes um­ faßt:

Ein Vertikaltiefpaßfilter 10 für ein selektives Durch­ lassen von Vertikaldetailinformation durch Tiefpaßfilterung eines vorgegeben verzögerten Videosignals V,
ein Horizontaltiefpaßfilter 20 für ein ausgewähltes Durchlassen von Horizontaldetailinformation durch Tiefpaß­ filterung der Ausgabe des Vertikaltiefpaßfilters 10 zur Feststellung eines Datensignals der Bildhelligkeit,
einen ersten Addierer 30 zum Subtrahieren des im Hori­ zontaltiefpaßfilter 20 festgestellten Bildhelligkeitsdaten­ signals von einem maximalen Helligkeitswert,
einen ersten Multiplizierer 40 zur Steuerung der Ver­ stärkung der Ausgabe des ersten Addierers 30,
einen Begrenzer 50 zum Begrenzen der Ausgabe des ersten Multiplizierers 40,
einen zweiten Multiplizierer 60 zum Multiplizieren der Ausgabe des Begrenzers 50 mit dem Vertikalversteilerungs­ signal Va, und
einen zweiten Addierer 70 zum Addieren der Ausgabe des zweiten Multiplizierers 60 und des Luminanzsignals zur Aus­ gabe des gemäß der Bildhelligkeit vertikal versteilerten Luminanzsignals.

Fig. 5 zeigt den Detailaufbau der Ausführungsform des Vertikaltiefpaßfilters 10, die in der Vorrichtung der Fig. 4 für ein ausgewähltes Durchlassen von Vertikaldetailinforma­ tion durch Tiefpaßfilterung eines Eingangssignals vorgesehen ist.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem am Punkt P der Fig. 4 erhaltenen Bildhelligkeitsdatensignal und dem am Punkt Q erhaltenen verstärkungsgesteuerten und begrenzten Signals.

Der schräg linierte Abschnitt der Fig. 7 bildet die idealen Spektralbereiche des zusammengesetzten Videosignals nach Filterung durch das Vertikal- und das Horizontaltief­ paßfilter ab.

Die Fig. 8A und 8B zeigen das Ausmaß der Über­ gangsversteilerung gemäß Bildhelligkeit, wobei Fig. 8A einen dunklen Bildschirm und Fig. 8B einen hellen Bildschirm veranschaulicht. Wie die beiden Figuren zeigen, ist das Ausmaß der Übergangsversteilerung verhältnismäßig groß für den dunklen Bildschirm, umgekehrt wie beim hellen Bild­ schirm. Das Verfahren zur Feststellung der Bildhelligkeit besteht hierbei darin, eine Gleichspannungskomponente des zusammengesetzten Videosignals V festzustellen. Dementspre­ chend wird die Vertikal- und Horizontaldetailinformation aus dem zusammengesetzten Videosignal V abgetrennt, um ein Tief­ bandluminanzsignal festzustellen, wodurch die Bildhelligkeit festgestellt wird, d. h., das durch die Vertikal- und Hori­ zontaltiefpaßfilter gewonnene Niederfrequenz-Luminanzsignal entspricht dem schräglinierten Abschnitt in Fig. 7.

Das in Fig. 5 gezeigte Vertikaltiefpaßfilter 10 umfaßt einen ersten Verstärker 11, einen zweiten Verstärker 12, einen dritten Verstärker 13, einen dritten Addierer 14 und einen vierten Addierer 15, wodurch die Vertikalinformation aus einem zusammengesetzten Videosignal V abgetrennt wird. Der erste Verstärker 11 hat eine Verstärkung von 0,25 und schwächt das normale zusammengesetzte Videosignal V auf 1/4 seiner ursprünglichen Amplitude ab, und der zweite Verstär­ ker 12 hat ebenfalls eine Verstärkung von 0,25 und schwächt das 2H verzogerte zusammengesetzte Videosignal V_2H auf 1/4 seiner ursprünglichen Amplitude ab, und der dritte Verstärker 13 hat eine Verstärkung von 0,5 und schwächt das 1H verzögerte zusammengesetzte Videosignal V_H zu 1/2 seiner ursprünglichen Amplitude ab. Der dritte Addierer 14 summiert die Ausgaben des ersten und zweiten Verstärkers 11 bzw. 12, überträgt dann das Resultat auf den vierten Addierer 15, welcher das Ausgangssignal des dritten Addierers 14 zum Ausgangssignal des dritten Verstärkers 13 addiert. Auf diese Weise wird die Vertikaldetailinformation aus dem zusammen­ gesetzten Videosignal V abgetrennt. Das Horizontaltiefpaß­ filter 20 der Fig. 4 trennt die Horizontaldetailinformation aus der Ausgabe des Vertikaltiefpaßfilters 10 ab und stellt ein Bildhelligkeitsdatensignal fest. Hierbei müssen das Vertikaltiefpaßfilter 10 und das Horizontaltiefpaßfilter 20 eine verhältnismäßig schmale Bandbreite von ungefähr 0,5 MHz haben, weil die Bildhelligkeit des Fernsehens der Gleich­ spannungskomponente des zusammengesetzten Videosignals ent­ spricht. Der Bereich auf einem Spektrum, das in den Verti­ kal- und Horizontaltiefpaßfiltern 10 und 20 vertikal und horizontal tiefpaßgefiltert ist, wird in Fig. 7 durch schrä­ ge Linien wiedergegeben.

Der erste Addierer 30 der Fig. 4 subtrahiert die vom Horizontaltiefpaßfilter 20 ausgegebenen Bildhelligkeitsdaten von einem maximalen Helligkeitswert und überträgt das Ergeb­ nis dann auf den ersten Verstärker 40. Dabei ist dann, wenn die Amplitude des vom Horizontaltiefpaßfilter 20 ausgegebe­ nen Datensignals niedrig ist, d. h., das Bild dunkel ist, die Amplitude des am Punkt P erhaltenen Signals hoch, so daß das Ausmaß der Versteilerung in umgekehrter Proportionalität größer wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Amplitude des Datensignals hoch ist, d. h., das Bild hell ist, das am Punkt P erhaltene Signal niedrig, so daß das Ausmaß der Versteile­ rung in umgekehrter Proportionalität kleiner wird. Auf diese Weise wird, auch wenn die Bildhelligkeit schwankt, die Ver­ tikalkontur gleichförmig versteilert.

Der erste Multiplizierer 40 steuert die Verstärkung der Ausgabe des ersten Addierers 30 und überträgt das verstär­ kungsgesteuerte Signal auf den Begrenzer 50. Der Begrenzer 50 begrenzt die Amplitude der Ausgabe des ersten Multipli­ zierers 40, so daß die Vertikalkontur nicht übermäßig ver­ steilert wird.

Das dem ersten Multiplizierer 40 eingegebene Verstär­ kungssteuersignal steuert die Verstärkung der Ausgabe des ersten Addierers 30, wodurch man eine optimale Konturkom­ ponente erhält. Fig. 6 zeigt die wechselseitige Beziehung zwischen der Verstärkungserhöhung und -erniedrigung durch das Verstärkungssteuersignal, dem am Punkt P gewonnenen Bildhelligkeitsdatensignal und dem am Punkt Q über den Begrenzer 50 gewonnenen Signal.

Wie in der Zeichnung gezeigt, wird mit heller werdendem Bild die Amplitude des Signals am Punkt Q kleiner. Daraus folgt, daß mit dunkler werdenden Bild die Amplitude des Signals am Punkt Q größer wird. Auch ändert sich die Bezie­ hung zwischen der Bildhelligkeit und der Signalamplitude am Punkt Q gemäß der Verstärkung.

D. h., es wird, wie in Fig. 6 gezeigt, die am Punkt Q festgestellte Amplitude des Ausgangssignals des Begrenzers 50 von 0 bis 1 begrenzt. Dementsprechend ist, wenn das Bild dunkler wird, die Amplitude des Signals im Punkt Q nahezu "1", so daß das Vertikalversteilerungssignal Va dem zweiten Addierer 70 ohne Abschwächung zugeführt wird, und, wenn das Bild heller wird, die Amplitude des Signals im Punkt Q nahe­ zu "0", so daß das Vertikalversteilerungssignal Va dem zwei­ ten Addierer 70 kaum zugeführt wird und dementsprechend das Ausmaß der Vertikalversteilerung kleiner wird.

Die Ausgabe des Begrenzers 50 wird im zweiten Multipli­ zierer 60 mit dem durch herkömmliche Vertikalversteilerungs­ mittel 100 erhaltenen Vertikalversteilerungssignal Va multi­ pliziert. Der zweite Multiplizierer 60 multipliziert seine beiden Eingangssignale und führt das Ergebnis dann dem zwei­ ten Addierer 70 zu, welcher das multiplizierte Signal und das Luminanzsignal summiert, um so das gemäß der Bildhel­ ligkeit vertikal versteilerte Luminanzsignal auszugeben.

Wie oben beschrieben wird gemäß der Erfindung das Aus­ maß der Vertikalversteilerung gemäß der Bildhelligkeit ge­ steuert, so daß die Vertikalversteilerung eines Bildes gleichförmig erreicht wird.

Claims (5)

1. Vertikalversteilerungsverfahren, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Ermitteln eines Bildhelligkeitsdatensignals durch aus­ gewähltes Durchlassen von Vertikal- und Horizontaldetail­ information durch Tiefpaßfilterung eines vorgegeben verzö­ gerten Videosignals,
Subtrahieren des Bildhelligkeitsdatensignals von einem maximalen Helligkeitswert, und
Multiplizieren eines über den Subtraktionsschritt erhaltenen Signals mit einem Vertikalversteilerungssignal und nachfolgendes Addieren des multiplizierten Signals zum Luminanzsignal, wodurch das Luminanzsignal nach Maßgabe der Bildhelligkeit vertikal versteilert ausgegeben wird.

2. Vertikalversteilerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Subtrahieren des Bildhelligkeitsdatensignals vom maximalen Helligkeitswert gewonnene Signal vor dem Multiplizierschritt mit einem gesteuerten Verstärkungsfaktor verstärkt und nachfolgend begrenzt wird.

3. Vertikalversteilerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein Vertikaltiefpaßfilter (10) zum Abtrennen von Ver­ tikaldetailinformation aus einem vorgegeben verzögerten Videosignal,
ein Horizontaltiefpaßfilter (20) zum Abtrennen einer Horizontaldetailinformation aus der Ausgabe des Vertikal­ tiefpaßfilters (10) zur Feststellung eines Bildhelligkeits­ datensignals,
einen ersten Addierer (30) zum Subtrahieren des Bildhelligkeitsdatensignals von einem maximalen Helligkeitswert,
einen ersten Multiplizierer (40) zur Steuerung der Verstärkung der Ausgabe des ersten Addierers (50),
einen Begrenzer (50) zum Begrenzen der Ausgabe des ersten Multiplizierers (40),
einen zweiten Multiplizierer (60) zum Multiplizieren der Ausgabe des Begrenzers (50) mit dem Vertikalversteilerungssignal (Va), und
einen zweiten Addierer (70) zum Addieren der Ausgabe des zweiten Multiplizierers (60) zum Luminanzsignal und nachfolgenden Ausgeben des gemäß der Bildhelligkeit vertikal versteilerten Luminanzsignals.

4. Vertikalversteilerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vertikaltiefpaßfilter (10)
einen ersten Verstärker (11) zur Abschwächung eines gegebenen zusammengesetzten Videosignals (V) in einem bestimmten Verhältnis,
einen zweiten Verstärker (12) zum Abschwächen eines 2H verzögerten zusammengesetzten Videosignals (V_2H) in einem bestimmten Verhältnis,
einen dritten Verstärker (13) zum Abschwächen eines 1H verzögerten zusammengesetzten Videosignals (V_H) in einem be­ stimmten Verhältnis,
einen ersten Addierer (14) zum Summieren der Ausgangs­ signale des ersten und zweiten Verstärkers (11, 12) und
einen zweiten Addierer (15) zum Addieren der Ausgabe des ersten Addierers (40) zur Ausgabe des dritten Verstär­ kers (13) aufweist.

5. Vertikalversteilerungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vertikaltiefpaßfil­ ter (10) so ausgebildet ist, daß ein existierendes zusammen­ gesetztes Videosignal (V), ein 2H verzögertes zusammenge­ setztes Videosignal (V_2H) und ein 1H verzögertes zusammenge­ setztes Videosignal (V_H) auf 1/4, 1/4 bzw. 1/2 ihrer ur­ sprünglichen Amplituden abgeschwächt werden.