DE4311479A1 - Vorrichtung und Verfahren für Autoübersetzungsrekursiveffekte - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren für AutoübersetzungsrekursiveffekteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Videospezialeffekte und im Speziellen
rekursive Videoeffekte, die eine "Spur" oder ein "Nach
leuchten" zu einem Videobild zur Verfügung stellen.
Rekursive Effekte werden in der Videoeffektbranche normaler
weise dazu benutzt, um ein abklingendes Nachbild eines Objekts
bei seiner Bewegung im Videofeld zurückzulassen. Diese Effekte
simulieren einen stark nachleuchtenden Bildschirm, wobei das
Nachleuchten nicht durch hochnachleuchtenden Phosphor, sondern
durch einen digitalen Videoeffekt erzeugt wird.
Es ist üblich, Videosignale in digitaler Form zu bearbeiten,
um Spezialeffekte zu erzielen, insbesondere Effekte, die Ver
zögerung oder räumliche Transformation beinhalten, wegen der
betriebsbereiten Verfügbarkeit von "Random Access"-Speichern
und anderen elektronischen Komponenten, die digitale Signale
bearbeiten. Das Videosignal wird typischerweise in einen
Vollbild- oder Rahmenspeicher geschrieben und anschließend
ausgelesen und der Effekt wird durch Steuerung der Beziehung
zwischen Lese- und Schreibadressen bewirkt.
Jedes Pixel eines Rahmens eines digitalen Videosignals hat
eine eigene logische Adresse innerhalb des Videorasters. Diese
logische Adresse kann durch die Zahl der Zeile, auf dem das
Pixel liegt, der Zahl von Pixeln zwischen dem Anfang der Zeile
und dem fraglichen Pixel dargestellt werden.
Wird ein Videosignal in einen Vollbildspeicher geschrieben, so
werden die Pixelwerte in die jeweiligen Speicherplätze des
Speichers geladen. Die Speicherplätze sind durch physikalische
Adressen definiert, die nicht notwendigerweise dieselben sind
wie die logischen Adressen innerhalb des Rasters. Zum Beispiel
wird ein Bild als zweidimensional betrachtet, wohingegen ein
Speicher ein eindimensionales Array von Speicherplätzen ist,
die durch logische Gruppierung als zweidimensional betrachtet
werden können. Solch eine Gruppierung kann benachbarte Pixel
eines Bildes auf weit auseinander liegenden Speicherplätzen
abbilden ohne Effekt auf den beobachteten visuellen Ausgang,
solange die Gruppierungsmethode zum Lesen der Gruppierungs
methode zum Schreiben folgt.
Die Fig. 8 zeigt eine rekursive Videoeffektschaltung, wie sie
gemäß dem Stand der Technik bekannt und die geeignet ist, ein
abklingendes Nachbild oder eine Spur zu produzieren. Die
Schaltung in Fig. 2 empfängt ein Vollbildhintergrundvideo
signal und Schlüsselkontrollsignale (BG) an seinem Eingang 2
sowie ein geformtes Vordergrundvideosignal und ein damit
assoziiertes Schlüsselkontrollsignale (FG) am Eingang 4. Die
Videosignale liegen in digitaler Form, so wie zum Beispiel
NTSC D1 und die Schlüsselkontrollsignale liegen ebenfalls in
digitaler Form vor. Typischerweise repräsentieren das
Vordergrundvideo und die Schlüsselinformationen ein
Vordergrundobjekt, das nicht das gesamte Videoraster belegt.
Der Eingang 2 ist an den Eingang eines vorgeschalteten
Kombinierers 6 in der Weise angelegt, wie es in der US-Patent
schrift 4 851 912 dargelegt ist, womit die Offenbarung dieser
US-Patentschrift durch Bezugnahme hier miteinbezogen wird. Der
Kombinierer 6 kombiniert die Hintergrundschlüssel- und
Videodaten mit einer verarbeiteten Version der Vordergrund
schlüssel- und Videodaten entsprechend dem Wert eines vorge
schalteten Signals P1, wie es in der US-Patentschrift
4 851 912 beschrieben ist. Der Eingang 4 ist mit dem
Vordergrundeingang eines zweiten vorgeschalteten Kombinierers
12 verbunden, welcher Schlüssel und Videodaten empfängt, die
von einer zweiten Quelle in einer Art und Weise abgeleitet
werden, wie nachfolgend beschrieben ist. Der Kombinierer 12
kombiniert die Vordergrundschlüssel- und Videodaten mit den
Schlüssel- und Videodaten, die von der zweiten Quelle zur
Verfügung gestellt werden, entsprechend eines vorgeschalteten
Signals P2. Der Ausgang des Kombinierers 12 konstituiert den
Ausgang der rekursiven Effektschaltung und ist die oben
erwähnte verarbeitete Version der Vordergrundschlüssel- und
Videodaten.
Der Ausgang des Kombinierers 12 wird aber außerdem in einen
rekursiven Speicher 14 geladen und der Inhalt des rekursiven
Speichers 14 wird anschließend ausgelesen, um eine zeitver
zögerte Version des Ausgangs vom Kombinierer 12 zur Verfügung
zu stellen. Der rekursive Speicher 14 ist typischerweise ein
Rahmenspeicher und folglich ist die vom Speicher 14 einge
führte Verzögerung gleich einem Rahmenintervall. Ein Multi
plizierer 16, der die zweite Quelle von digitalen Schlüssel- und
Videodaten darstellt, multipliziert die verzögerten
Schlüssel- und Videodaten des rekursiven Speichers 14 mit
einem Abklingfaktor Cd. Daher ist das an den zweiten Eingang
des Kombinierers 12 angelegte Videosignal eine gedämpfte und
verzögerte Replik des Ausgangs des Kombinierers 12. Der Kom
binierer mischt folglich den Rahmen, der momentan empfangen
wird am Eingang 4 mit einer abgeschwächten Replik des vorher
gehenden Rahmens, das vom Kombinierer 12 ausgegeben wurde.
Bewegt sich ein Objekt, das vom Vordergrundvideosignal re
präsentiert wird, relativ zum Videoraster, dann repräsentieren
die Schlüssel- und Videodaten, die vom Kombinierer 12 zur Ver
fügung gestellt werden, das Vordergrundobjekt des momentanen
Rahmens und ein abklingendes Nachbild, das eine Spur formt,
die den durch das Objekt gefolgten Pfad bis zu seiner momen
tanen Position zeigt. Das Ausgangssignal, das vom Kombinierer
5 zur Verfügung gestellt wird, repräsentiert daher das Vorder
grundobjekt und seine Spur gegenüber dem von den Hintergrund
videodaten repräsentierten Hintergrund.
Der Abklingfaktor Cd bestimmt die Rate, mit welcher das Nach
bild abklingt. Der Faktor Cd kann Werte zwischen 0 und 1
annehmen, wobei Werte nach 0 ein nahezu sofortiges Ausblenden
produzieren und Werte nahe 1 ein Langzeitnachleuchten produ
zieren.
Wie oben beschrieben, gibt es verschiedene mit den Basis
lösungswegen verknüpfte Variationen, wie zum Beispiel
Schaltungen, die Feldspeicher anstelle von Rahmenspeichern
benutzen, solche Variationen sind unwichtig bezüglich der
Ausführung der unten beschriebenen Erfindung. Für Referenz- und
Hintergrundinformationen sei jedoch die Aufmerksamkeit auf
die US-Patentschrift 4 752 826 (von Barnett für "Intra-Field
Recursive Interpolator") gelenkt, die hiermit als ausdrück
liche Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingeführt
wird.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines rekursiven Verwischungs
effekts ist in der US-Patentschrift 4 951 144 (der vorliegende
Erfinder für "Rekursive Videoverwackelungseffekte") beschrie
ben, die hiermit ebenfalls in die Offenbarung eingeführt wird.
Dieser rekursive Verwischungseffekt mischt benachbarte ab
klingende Pixel in einer Art und Weise, daß ein "airbrushed"-
Spureffekt produziert wird. Wenn rekursives Verwischen für
"fliegende" Textzeichen verwendet wird, sind die dahinter zu
rückgelassenen Spuren weich und die Ecken und Kanten der dar
gestellten Zeichen sind gegenüber dem vorhergehenden Rahmen
aufgeweicht und dies kreiert einen angenehmen Effekt relativ
zur vergleichsweisen Rauheit von unverwischten Zeichendar
stellungen.
Eine andere rekursive Vorrichtung ist in der anhängigen
US-Patentanmeldung S.N. 07/760,669 (des vorliegenden Erfinders
für "Recursive Video Hue Rotations to Obtain a Rainbow-Like
Decaying After-Image") beschrieben, die hiermit zur Bezugnahme
eingeführt wird. Gemäß dieser Vorrichtung ist ein Chrominanz
phasenrotierer innerhalb einer rekursiven Videoeffektschleife
beinhaltet, derart, daß der Farbton des Nachbildes, wenn es
abklingt, verändert wird. Der Chrominanzphasenrotierer kann
irgendwo innerhalb der rekursiven Schleife angeordnet sein und
ebenso mit einem Verwischungseffekt und/oder mit der Abkling
faktormultiplikation, die für den Basisrekursivschaltkreis
benötigt wird, kombiniert werden.
Die vorausgehend diskutierte Technik nimmt nicht auf die
Latenz Rücksicht, das ist die Anzahl der Taktverzögerungen vom
Ausgang des rekursiven Speichers zurück zum Eingang des re
kursiven Speichers. Diese Verzögerungen treten zum Beispiel
von durch die Abklingmultiplikation im Multiplizierer 16 und
die Verarbeitung im Kombinierer 12 auf. Wenn der Pixelwert
daher von der physikalischen Adresse K aus dem Speicher
während eines Lese-/Schreibzyklus q gelesen wird, dann wird
die verarbeitete Version dieses Pixelwertes am Eingang des
rekursiven Speichers bis zum Taktzyklus q + L nicht verfügbar,
wobei L die Latenz ist, wenn auf die physikalische Adresse
K + L zum Lesen zugegriffen wird. Um daher sicherzustellen,
daß der verarbeitete Pixelwert zur selben Stelle zurückge
schrieben wird und um die Relation zwischen logischer und
physikalischer Adresse zu wahren, wird die Schreibadresse zur
Leseadresse um die Latenz L versetzt, so daß beim Lesezugriff
auf die physikalische Adresse K im Lese-/Schreibzyklus q die
physikalische Adresse, auf die beim Schreiben zugegriffen
wird, gleich K-L ist.
Der Latenz-Offset L kann derart betrachtet werden, daß er
einen Vektor definiert mit einer horizontalen Komponente Lh,
die eine Zahl von Pixeln entlang einer Zeile des Videorasters
repräsentiert und mit einer vertikalen Komponente Lv, die
einen Anzahl von Zeilen im Raster repräsentiert. Die von der
Verschiebung herrührende Latenz ist üblicherweise relativ
klein (Lv ist 0 und Lh ist etwa +10), aber Lv kann positiv
sein, wenn die rekursive Schleife Verwischung beinhaltet.
Weder Lv noch Lh können negativ sein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine weitere, leistungsfähigere
und besser einsetzbare Technik zur Erzielung des eingangs be
schriebenen Effektes verfügbar zu machen. Die Lösung dieser
Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen und den unmittelbar
nachstehenden Darlegungen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ver
arbeitung eines Videosignals, das die Verteilung optisch wahr
nehmbarer Information über ein Videoraster repräsentiert, zur
Verfügung gestellt. Ausgegangen wird von Kombinationsvor
richtungen zum Empfang eines Videoeingangssignals und ver
zögerter Videosignale und zur Kombination der Videoeingangs
signale und der verzögerten Videosignale um eine Ausgangs
videosignal zur Verfügung zu stellen, sowie einer Speicher
vorrichtung zum Empfang und temporären Speichern des Videoaus
gangssignals und zum Verfügungstellen des verzögerten Video
signals. Lese-/Schreibkontrollvorrichtungen greifen auf die
Speichervorrichtung zu, so daß die Pixel des Videoausgangs
signals räumlich relativ zum Videoraster übersetzt oder um
gesetzt werden, wenn das Videoausgangssignal in die Speicher
vorrichtung geschrieben und ausgelesen wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Methode zur Verar
beitung eines Videosignals verfügbar, das die Verteilung von
optisch wahrnehmbaren Informationen über ein Videoraster re
präsentiert. Mit dem Verfahren wird ein Videoeingangssignal
und ein verzögertes Videosignal kombiniert, um ein Ausgangs
videosignal zur Verfügung zu stellen. Das Videoausgangssignal
wird empfangen und temporär gespeichert. Damit wird ein ver
zögertes Videoausgangssignal zur Verfügung gestellt, wobei die
Pixel des Videosausgangssignals räumlich zum Videoraster über
setzt werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ver
arbeitung eines Videosignals vorgeschlagen, welches die Ver
teilung optisch wahrnehmbarer Information über ein Videoraster
repräsentiert. Die Vorrichtung weist einen Kombinierer zum
Empfangen eines Videoeingangssignals und eines verzögerten
Videosignals auf. Das Videoeingangssignal und das verzögerte
Videosignal ist dadurch kombiniert, um ein Ausgangsvideosignal
zu erzeugen. Speichervorrichtungen und Lese-/Schreibkontroll
vorrichtungen dienen zum Schreiben des Videosausgangssignals
in die Speichervorrichtungen und anschließendem Lesen des In
halts der Speichervorrichtungen, um ein verzögertes Video
signal derart zu generieren, daß die Pixel des verzögerten
Videosignals relativ zu den entsprechenden Pixeln des Video
ausgangssignals räumlich übersetzt werden.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Videosignals, das die Ver
teilung von optisch wahrnehmbarer Information über ein Video
raster repräsentiert, zur Verfügung gestellt. Diese Vorrich
tung hat Kombinierer zum Empfang eines Videoeingangssignals
und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des
Videoeingangssignals mit dem verzögerten Videosignal, um ein
Ausgangsvideosignal zur Verfügung zu stellen. Speichervor
richtungen empfangen und speichern temporär das Ausgangs
videosignal. Lese-/Schreibvorrichtungen greifen auf die
Speichervorrichtungen zu, so daß während eines gegebenen
Rahmens des Ausgangsvideosignals das Videoausgangssignal in
einen Bereich von Speicherplätzen geschrieben wird, wobei bei
einem ersten Platz begonnen wird und beim nächsten Rahmen des
Videoausgangssignals das verzögerte Videosignal aus dem Be
reich der Speicherplätze ausgelesen wird. Hierbei wird bei dem
ersten Platz begonnen und das Videoausgangssignal in einen Be
reich von Speicherplätzen geschrieben, wobei bei einem zweiten
Platz begonnen wird, und wobei der zweite Platz gegenüber dem
ersten Platz versetzt ist.
Schließlich wird mit der vorliegenden Erfindung ein ver
bessertes Verfahren zur Verarbeitung eines Videosignals ver
fügbar, das die Verteilung von optisch wahrnehmbarer Infor
mation über ein Videoraster repräsentiert. Beim Kombinieren
eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals,
um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen, Schreiben
des Videoausgangssignals in einen Speicher und Lesen des In
halts des Speichers, liegt die Verbesserung in der Steuerung
des Lesens und Schreibens. Während eines gegebenen Rahmens des
Videoausgangssignals wird das Videoausgangssignal in einem Be
reich von Speicherplätzen geschrieben, wobei mit einem ersten
Platz begonnen wird, und bei dem nächsten Rahmen des Video
eingangssignals der Inhalt des Speichers aus dem Bereich der
Speicherplätze gelesen wird, wobei am ersten Platz begonnen
wird, um ein verzögertes Videosignals zur Verfügung zu stellen
und das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicher
plätzen geschrieben wird, wobei an einem zweiten Platz be
gonnen wird, wobei der zweite Platz gegenüber dem ersten Platz
versetzt ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind im folgenden und im abschließenden Teil dieser
Beschreibung besonders hervorgehoben und deutlich beansprucht.
Beides, die Organisation und das Verfahren der Verarbeitung,
lassen sich am besten mit Bezug auf die folgende detaillierte
Beschreibung der beigefügten Zeichnungen verdeutlichen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines rekursiven Speicher
schleifenschaltkreises zur Erzeugung abklingender
Nachbilder;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer ersten, auf einem RAM
basierenden Schaltung, die die vorliegende Erfindung
beinhaltet;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer zweiten, auf einem RAM
basierenden Schaltung, die die vorliegende Erfindung
beinhaltet;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer dritten, auf einem RAM
basierenden Schaltung, die die vorliegende Erfindung
beinhaltet;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer ersten Modifikation von
Fig. 4;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer zweiten Modifikation von
Fig. 4;
Fig. 7 ein Blockdiagramm einer auf einem FIFO basierenden
Schaltung zur Erzeugung einer rekursiven Video
autoübersetzung entsprechend der vorliegenden Er
findung; und
Fig. 8 eine schematische Repräsentation eines Teils eines
Videobildes.
In den verschiedenen Abbildungen der Zeichnungen bezeichnen
gleiche Bezugszeichen Komponenten mit gleicher oder ähnlicher
Funktion.
Gemäß Fig. 1 werden die Adreßsignale, die zum Zugreifen auf
einen rekursiven Speicher 14 verwendet werden, durch einen
Adreßsignalgenerator 18 generiert, der einen Adreßzähler 22
umfaßt, der Pixeltaktimpulse zählt und von einem Rahmensyncim
puls freigegeben wird. Der Adreßzähler 22 zählt separat
Linien (vertikal) und Pixel (horizontal) und generiert ein
Adressignal, das eine vertikale Komponente und eine horizon
tale Komponente hat, die die logische Adresse (x, y) im Video
raster desjenigen Pixels definieren, das sich gerade am
Vordergrundeingang des Kombinierers 12 befindet. Der Adreß
signalgenerator umfaßt auch zwei Subtraktionsschaltkreise 26
und 30. Der Subtraktionsschaltkreis 30 empfängt ein Latenz-
Offset-Signal L und eine Autoübersetzungs-Offset-Signal N
jeweils an seinen addierenden und subtrahierenden Eingängen
und legt ein resultierendes Offset-Signal R an den sub
trahierenden Eingang des Subtraktionsschaltkreises 26. Wie der
Latenz-Offset L kann der Autoübersetzungs-Offset N wie ein
Vektor betrachtet werden, der eine horizontale Komponente Nh
hat, die eine ausgewählte Anzahl von Pixeln entlang einer
Linie des Videorasters repräsentiert und eine vertikale Kompo
nente Nv hat, die eine ausgewählte Anzahl von Linien oder
Zeilen des Rasters repräsentiert. Folglich definiert der re
sultierende Offset R einen Vektor, der eine horizontale
Komponente h = Nh-Lh und eine vertikale Komponente
v = Nv-Lv hat. Der Subtraktionsschaltkreis 26 empfängt das
Adreßsignal, das vom Zähler 22 an seinen addierenden Eingang
angelegt wird und der Ausgang des Subtraktionsschaltkreises 26
repräsentiert die Position (x-h, y-v) im Videoraster.
Im Schreibabschnitt eines Lese-/Schreib-Zyklus wählt ein
Multiplexer 28 den Ausgang des Subtraktionsschaltkreises 26
als Adreßsignal für den Speicher 14 und im Leseabschnitt des
Zyklus wählt der Multiplexer den Ausgang des Adreßzählers 22.
Wie man sieht, wird das Ausgangspixel OUTPUT(x,y), das vom
Kombinierer 12 zur Verfügung gestellt wird, in die Speicher
stelle (x-h, y-v) im Speicher 14 geladen und der Inhalt der
Speicherstelle (x, y), d. h. OUTPUT(x+h,y+v) wird mit dem Ein
gangspixel IMPUT(x,y) kombiniert, um OUTPUT(x,y) zu erzeugen.
Diese Operation kann durch folgende Gleichung dargestellt
werden
OUTPUT(x,y) = f(INPUT(x,y))
+ g(OUTPUT(x+h, y+v)) (1)
wobei f und g Funktionen sind, die den Abkling- und Kombi
nierungsprozeß beinhalten, die mit dem normalen rekursiven
Videoeffekt verbunden sind.
Ist der Autoübersetzungs-Offset N gleich 0, dann ist der re
sultierende Offset R gleich L und in einem gegebenen
Lese-/Schreibzyklus ist die Schreibadresse gegenüber der Lese
adresse um den Latenz-Offset L versetzt und die Vorrichtung in
Fig. 1 funktioniert im wesentlichen genauso wie die Vorrich
tung in Fig. 8. Ist jedoch der Autoübersetzungs-Offset N
nicht gleich 0 und wird ein vom Kombinierer 12 zur Verfügung
gestellter Videorahmen in den rekursiven Speicher 14 ein- und
anschließend wieder ausgelesen, dann wird der Rahmen, der vom
Speicher abgelesen wird, relativ zum Ausgangsrahmen, der vom
Kombinierer 12 zur Verfügung gestellt wird, verzögert und
relativ zum Ausgangsrahmen um den Autoübersetzungs-Offset N
verschoben. Das Ausgangssignal des Kombinierers 12
repräsentiert das Vordergrundobjekt mit einer abklingenden
Spur, die sich in Richtung des Vektors ausdehnt, der vom Auto
übersetzungs-Offset N gebildet wird. Diese Spur wird unab
hängig davon zur Verfügung gestellt, ob sich das Vordergrund
objekt relativ zum Raster bewegt und daher wird auch einem
stationären Objekt ein Aussehen gegeben, als ob es vom Wind
davongeblasen wird.
Der Multiplikationsfaktor, der vom Multiplizierer 16 zur An
wendung auf den Ausgang des rekursiven Speichers 14 angelegt
wird, geht vom einem Multiplexer 20 aus, der entweder den
Abklingfaktor Cd oder 0 wählt in Abhängigkeit vom Ausgang
einer Austaststeuerungsschaltung 24. Die Austaststeuerungs
schaltung 24 empfängt die Pixeltaktimpulse und die Rahmen
syncimpulse und stellt während der horizontalen und vertikalen
Austastintervalle einen logischen 0-Ausgang zur Verfügung und
anderenfalls einen logischen Ausgang 1. Der Multiplexer 20
wählt den Abklingfaktor Cd während des aktiven Videoabschnitts
der aktiven Zeilen des Videorahmens und wählt anderenfalls die
Konstante 0. Das verhindert eine zyklische Adressierung der
Spur vom einen Ende des Videorasters zum gegenüberliegenden
Ende.
Für einen positiven Wert von R, d. h. v ist positiv oder v ist
0 und h ist positiv, wird der Pixelwert OUTPUTx,y,q, der in die
Speicheradresse (x-h, y-v) im Rahmen q geschrieben wird, vom
Speicher während des Rahmens q+1 ausgelesen. Im Resultat wird,
wenn sich das durch das Vordergrundvideosignal repräsentierte
Objekt relativ zum Videoraster bewegt, die Bewegung der Spur,
die als Antwort auf die Bewegung des Objekts auftritt, mit
einer leichten Verzögerung relativ zur Bewegung des Objekts
durchgeführt, so daß die Spur eine Viskosität aufzuweisen
scheint.
Ein negativer Wert von R, d. h. ein solcher Wert von R, daß v
negativ oder v = Null und h negativ ist, resultiert von einer
Information, die von einer Pixeladresse abgeleitet wird, die
vorher oder schon früher im Videorahmen adressiert und an eine
Stelle geschrieben wird, die im selben Rahmen später
adressiert wird.
Es sei der Fall betrachtet, wenn y = 20, h = 0 und v = -1 ist;
zur Vereinfachung sei angenommen, daß die Latenz L = 0 ist:
OUTPUT(x,20) = f(INPUT(x,20))
+ g(OUTPUT(x,19)) (1.1)
und auf der nächsten Zeile
OUTPUT(x,21) = f(INPUT(x,21))
+ g(OUTPUTx,20)) (1.2)
Aus den Gleichungen (1.1) und (1.2) und weiterer Extrapolation
geht hervor, daß Zeile 21 von Zeile 20 abhängig ist, die
wiederum von Zeile 19 abhängig ist, welche wiederum von Zeile
18 abhängig ist, usw. bis zur ersten Zeile. Das Resultat
dieser rahmeninternen Rekursion ist, daß, wenn sich das
Vordergrundobjekt im Raster bewegt, sich die Spur ohne jede
wahrnehmbare Verzögerung oder Viskosität bewegt, so daß das
Objekt und die davon ausgehende Spur als eine einzige Einheit
erscheint.
Es versteht sich, daß die rahmeninterne Rekursion dann auf
tritt, wenn sich die physikalische Speicheradresse für das
Schreiben eines gegebenen Schreib-/Lesezyklus vor der Adresse
befindet, auf die zum Schreiben während des Zyklus zugegriffen
wird. Daher kann eine rahmeninterne Rekursion nur dann auf
treten, wenn der resultierende Offset R negativ ist, was
impliziert, daß der Autoübersetzungs-Offset N größer als der
Latenz-Offset L ist.
Der Effekt, der bei negativen Werten von R auftritt, wird als
visuell weniger interessant betrachtet, als der bei positiven
Werten von R und in einigen Fällen kann der Unterschied in der
Qualität des Effekts derart sein, daß der Wunsch auftritt, nur
eine Selektion von positiven Werten von R zu erlauben. Dies
limitiert jedoch den Bereich von zur Verfügung stehenden
Richtungen des Autoübersetzungs-Offset-Vektors, was wiederum
den Bereich von möglichen Richtungen der Spur relativ zum
Objekt limitiert.
Die rahmeninterne Rekursion kann durch Erhöhung der Latenz der
rekursiven Verarbeitung verhindert werden. In Übereinstimmung
mit der in der US-Patentschrift 4 951 144 beschriebenen Er
findung (des selben Anmelders "Rekursiver Videounschärfe
effekt") könnte ein zweidimensionaler Unschärfefilter
("blurring") einige Latenzzeilen hinzufügen. Zusätzliche
Latenz könnte durch zusätzliche Verzögerung erreicht werden,
wie etwa Schieberegister oder kleine Speicher, die nicht mit
Filterung assoziiert sind. Solche Latenz erhöht den Anteil von
Abwärtsautoübersetzung während eine rahmeninterne Rekursion
vermieden wird.
Rahmeninterne Rekursion kann ohne Limitierung der Richtung des
Autoübersetzungs-Offset-Vektors verhindert werden durch die
Verwendung von dualrekursiven Speichern 14a und 14b und eines
Adreßsignalgenerators 18′, welcher duale Multiplexer 28a und
28b beinhaltet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Während un
gerade numerierter Rahmen in einer Sequenz empfängt der
Speicher 14a ein Schreibfreigabesignal und empfängt den Aus
gang des Subtraktionsschaltkreises 26 als sein Schreibadreß
signal, während Speicher 14b ein Lesefreigabesignal als sein
Leseadreßsignal empfängt, den Ausgang des Adreßzählers 22
empfängt, wogegen bei einem gerade numerierten Rahmen die
Lese- und Schreibfreigabesignale und die Lese- und Schreib
adreßsignale umgekehrt sind.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung hat den Vorteil, daß
rahmeninterne Rekursion vermieden wird, ohne den Autoüber
setzungs-Offset N zu limitieren, hat aber den Nachteil von
zusätzlichen Kosten, da Dualrahmenspeicher zur Verfügung ge
stellt werden müssen.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung vermeidet rahmeninterne
Rekursion ohne Limitierung der Richtung des Autoübersetzungs-
Offset-Vektors. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt ein Adreß
signalgenerator 18′′ einen Akkumulator 40 mit einem Resetein
gang und einem Eingangswert M, durch welchen es bei Auftreten
eines Rahmensyncimpulses inkrementiert. Eine Subtraktions
schaltung 42 subtrahiert den Ausgang des Akkumulators 40 vom
Ausgang des Adreßzählers 22, um das Leseadreßsignal zur Ver
fügung zu stellen, das an einen Multiplexer 28 angelegt wird.
Die Subtraktionsschaltung 26 subtrahiert einen Offset M-R,
wobei R < M vom Ausgang der Subtraktionsschaltung 42, um das
Schreibadreßsignal zur Verfügung zu stellen, das an den
Multiplexer 28 angelegt wird. Zur Illustrierung, wie die in
Fig. 3 dargestellte Schaltung operiert, wird ein einleitendes
Beispiel diskutiert, in welchem der resultierende Offset R
gleich dem Latenz-Offset L, d. h. N = 0 ist. Vor dem Aufrufen
des rekursiven Effekts löscht beim Auftreten des nächsten
Rahmesyncimpulses ein Resetsignal den Akkumulator 40, so daß
das Resultat ein Nullwert am Ausgang des Akkumulators während
des ersten Rahmens ist. Während des ersten Rahmens von Video
daten subtrahiert die erste Subtraktionsschaltung 42 diese 0
vom Ausgang des Adreßzählers 22, um die Leseadresse zur Ver
fügung zu stellen. Die Substraktionsschaltung 26′ subtrahiert
den Anteil M-R von der Leseadresse, um die Schreibadresse zu
erzeugen. Da in diesem Beispiel R = L gilt, ist die Schreib
adresse die Leseadresse minus (M-L). Daher werden die
physikalischen "Adressen", auf die geschrieben wird, ersetzt
durch (M-L) in Richtung des Anfangs des Rahmens, ausgehend
von der physikalischen Adresse, von der gelesen wird.
In Weiterverfolgung dieses Beispiels tritt am Beginn des
zweiten Rahmens von Videodaten der Rahmensyncimpuls in Ab
wesenheit eines Resetsignals auf, was bewirkt, daß M in den
Akkumulator 40 geladen wird. Während dieses Rahmens ist die
Leseadresse, die am Ausgang der Subtraktionsschaltung 42 er
zeugt wird, der Ausgang des Adreßzählers 22 minus M. Daher
ist das Videosignal, das vom Speicher 14 während des zweiten
Rahmens gelesen wird, ersetzt durch den Latenz-Offset L von
dem Videosignal, das in den Speicher während des ersten
Rahmens geschrieben wurde und es gibt keine Verschiebung im
logischen Bild relativ zum Raster. Ebenso ist die Schreib
adresse, die am Ausgang der Subtraktionsschaltung 26′ pro
duziert wird, gleich dem Ausgang des Adreßzählers 22 minus
(2M-L). Daher werden wiederum Speicheradressen, auf die
geschrieben wird, ersetzt durch (M-L) von Speicheradressen,
von denen gelesen wird.
Am Beginn des dritten Rahmens inkrementiert ein anderer
Rahmensynkimpuls den Inhalt des Akkumulators 20 mit M. (Im
Allgemeinen stellt der Ausgang des Akkumulators 40 ein Element
einer arithmetischen Progession dar, die durch einen Anfangs
wert 0 und eine gemeinsame Differenz von M definiert ist).
Während des dritten Rahmens ist der Ausgang der Subtraktions
schaltung 42 gleich dem Ausgang des Adreßzählers 22 minus 2M
und der Ausgang der Subtraktionsschaltung 26′ ist der Ausgang
des Adreßzählers minus (3M-L). Wiederum werden die Spei
cheradressen, auf die geschrieben wird, ersetzt durch (M-L)
von den Speicheradressen, von denen gelesen wird und das
Videosignal, das vom Speicher gelesen ist, wird vom Latenz-
Offset L von dem Videosignal ersetzt, das während des vor
angegangenen Rahmens in den Speicher geschrieben wurde, so daß
keine Verschiebung im logischen Bild auftritt.
Wenn dann der Bediener einen benötigten Wert N für den Auto
übersetzungs-Offset derart wählt, daß der maximale Anteil des
resultierenden Offsets R kleiner ist als M, dann ist der Wert
M-R, der vom subtrahierenden Eingang der Subtraktionsschal
tung 26′ empfangen wird, immer positiv und der Ausgang der
Subtraktionsschaltung 26′ ist immer kleiner als der Ausgang
der Subtraktionsschaltung 42. Daher läuft die physikalische
Schreibadresse immer der physikalischen Leseadresse nach und
der Pixel OUTPUTx,y, der während des momentanen Rahmens in den
Speicher 14 geschrieben ist, wird bis zum nächsten Rahmen
nicht aus dem Speicher ausgelesen. In dieser Weise wird
rahmeninterne Rekursion ohne Zugriff auf einen Dualspeicher
vermieden.
Es versteht sich, daß es das der Schaltung in Fig. 3 zu
grundeliegende Operationsprinzip ist, die Größe des Autoüber
setzungs-Offset-Vektors zu limitieren und einen Rahmen-bei-
Rahmen schrittweise erhöhten negativen Basis-Offset auf die
physikalische Schreibadresse anzuwenden, wobei diese schritt
weise Inkrementierung im negativen Basis-Offset größer ist als
die Höhe des resultierenden Offset-Vektors. Die schrittweise
Erhöhung des negativen Basis-Offset stellt sicher, daß die
physikalische Schreibadresse niemals die physikalische Lese
adresse übersteigen kann und daher kann konsequenterweise
während eines gegebenen Rahmens der Ausgang des Kombinierers
12 nicht an eine Stelle geschrieben werden, die für an
schließendes Lesen im selben Rahmen adressiert wird.
Der Bereich des Adreßzählers 22 ist gleich dem Adreßbereich
des Speichers 14 und die Ausgänge der Subtraktoren 42 und 26′
werden zyklisch vom Ende des Adreßbereichs des Speichers zu
rück zum Anfang adressiert. Der Speicher 14 funktioniert folg
lich als ein endloser Zirkularspeicher und somit ist der
Reseteingang des Akkumulators 40 optional, weil die Änderung
am Ausgang des Akkumulators von einem Rahmen zum nächsten
wichtig ist, nicht dagegen der Absolutwert des Ausgangs des
Akkumulators.
Die Fig. 4 illustriert eine Modifikation der Schaltung in
Fig. 3. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Ausgang des
Akkumulators an einen Eingang eines Addierers 44 gelegt, der
den Ausgang des Adreßzählers 22 an seinem anderen Eingang em
pfängt und dessen Ausgang derart geschaltet ist, daß beide,
Leseadreßsignal und Schreibadreßsignal, dem rekursiven
Speicher 14 zugeführt werden.
Während eines gegebenen Lese-/Schreibadreßzyklus werden die
Pixelwerte, die die physikalische Adresse A haben, vom
Speicher 14 gelesen und der Pixelwert am Eingang des Speichers
14 wird in die selbe physikalische Adresse geschrieben. Der
Pixelwert, der von der physikalischen Adresse A gelesen wird,
hat die logische Adresse P, aber wegen der Verarbeitungslatenz
wird die logische Adresse des Pixelwertes, der während dieses
Lese-/Schreibzyklus in den Speicher geschrieben wird, von der
logischen Adresse P durch die Latenz L versetzt. Daher wird
als Resultat des Lesens und Schreibens eines gesamten Rahmens
das logische Bild in dem Speicher vom Latenz-Offset abwärts
versetzt. Wenn der Eingang M zum Akkumulator gleich L war,
dann würde im nächsten Rahmen der Pixelwert, der von der
physikalischen Adresse A + L gelesen wurde, die selbe logische
Adresse haben wie der Pixelwert, der von der logischen Adresse
A im vorhergehenden Rahmen gelesen wurde und dementsprechend
würde das logische Bild relativ zum Raster nicht versetzt
werden. Wäre M größer als L, dann würde der Pixel im nächsten
Rahmen früher gelesen, als wenn M gleich L wäre und es würde
eine Spur vom Objekt ausgehend aufwärts auftreten. Wenn M
kleiner als L wäre, dann würde der Pixel später gelesen als
wenn M gleich L wäre und es würde eine Spur ausgehend vom
Objekt abwärts auftreten.
Die Fig. 5 illustriert eine weitere Modifikation der
Schaltung in Fig. 3. Im Fall von Fig. 5 wird ein ladbarer
Adreßzähler 22′ als Antwort auf einen Rahmensyncimpuls mit
dem Ausgang des Akkumulators 40 geladen. Die Addition findet
daher im Zähler 22′ anstatt im separaten Addierer 44 statt,
wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
Die vorangegangenen Beschreibung hat die verschiedenen Offsets
so behandelt, als hätten sie getrennte vertikale und horizon
tale Komponenten, was erfordert, daß die Adreßzähler und
andere Komponenten des Adreßgenerators separat für Zeilen
(vertikal) und Pixel (horizontal) operieren. Das ist zweck
mäßig zur Erklärung des Offset, insbesondere wenn der rekur
sive Speicher ein Random-Access-Speicher ist, der so be
trachtet wird, als wenn er das Videosignal in einer Zeile-bei-
Zeile-Art speichert. Es ist jedoch auch möglich, lediglich die
Pixel für den gesamten Rahmen zu zählen, wobei in diesem Fall
der Latenz-Offset L die Summe der Anzahl von Pixel pro Zeile
(p) mal der Anzahl von Zeilen des vertikalen Offsets (Lv) plus
der Anzahl von Pixel des horizontalen Offsets (Lh) und
gleichermaßen der Autoübersetzungs-Offset N gleich der Summe
der Anzahl von Pixel pro Zeile (p) mal der Anzahl der Zeilen
des vertikalen Offsets (Nv) plus der Anzahl von Pixel des
horizontalen Offsets (Nh) ist und so der resultierende Offset
R gegeben ist durch:
R = p * Lv + Lh - p * Nv - Nh.
R als einzelne Zahl zu behandeln ist dann zweckmäßig, wenn die
Schlüssel- und Videodaten als linearer Strom verarbeitet
werden, zum Beispiel durch Speicherung in einem FIFO-(first
in, first-out)-Speicher. Das konzeptuelle Model eines FIFO-
Speichers ist ein lineares Array von Speicherplätzen, obwohl
es auch in einem Random-Access-Speicher implementiert sein
kann.
Die Fig. 6 illustriert, wie ein Bild, das durch den zweiten
Ausgang des Kombinierers 12 repräsentiert wird, relativ zu
einem Bild, das von dem Ausgang des Kombinierers repräsentiert
wird, versetzt werden kann durch Benutzung eines FIFO-
Speichers 14′ anstatt eines Random-Access-Speichers, der mit
Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Die Gesamt
zahl von Speicherplätzen im FIFO-Speicher 14′ ist mindestens
das Zweifache der Anzahl von Pixel im Rahmen. Von den der
zeitigen digitalen Formaten für Runkfunkübertragung von
Videosignalen hat digitales PAL die größte Anzahl von Pixel
pro Rahmen (1135 Pixel pro Zeile und 625 Zeilen pro Rahmen,
was insgesamt 710 000 Pixel pro Rahmen (Vollbild) entspricht)
und der FIFO-Speicher ist entsprechend so ausgelegt, daß er
mindestens 1 420 000 Speicherplätze hat, um die Verwendung der
Vorrichtung mit allen Standardvideoübertragungsformaten zu
erlauben. Der Speicher 14′ hat einen Schreibfreigabeeingang
und einen Lesefreigabeeingang. Ist der Schreibfreigabeeingang
aktiv, dann werden die vom Kombinierer 12 empfangenen
Schlüssel- und Videodaten in den Speicher geschrieben und wenn
der Lesefreigabeeingang aktiv ist, dann werden die Schlüssel- und
Videodaten aus dem Speicher auf einer FIFO (first-in,
frist-out-) Basis gelesen.
Die Vorrichtung in Fig. 6 umfaßt ebenso eine Lese-/Schreib
kontrollschaltung 50 zur Steuerung der Lese-/Schreibfreigabe
eingänge. Die Lese-/Schreibkontrollschaltung 50 beinhaltet
zwei Abwärtszähler 52 und 56. Vor dem Beginn des aktiven
Intervalls eines jeden Rahmens lädt der Rahmensyncimpuls eine
Konstante C in den Abwärtszähler 52, der bei Auftreten von
Pixeltaktimpulsen abwärts zählt. Die Konstante C ist gleich
der Anzahl von Pixeltaktimpulsen, die zwischen dem Rahmen
syncimpuls und etwa Zeile 10 des Videorahmens auftreten. Ent
sprechend der derzeitigen Rundfunkübertragungsvideostandards
dauert das vertikale Austastintervall bis ungefähr Zeile 20
des Rahmens und daher erreicht der Abwärtszähler 52 seinen
GLEICH-NULL-(EQUAL-TO-ZERO)-Ausgang nahe der Mitte des ver
tikalen Austastintervalls, zum Beispiel etwa 10 Zeilen vor dem
Start des aktiven Videointervalls. Der GLEICH-NULL-(EQUAL-TO-
ZERO)-Ausgang des Abwärtszählers 52 ist mit dem SET-Eingang
eines Set-Reset Flip-flops 60 und mit dem LOAD-Kontrolleingang
eines Abwärtszählers 64 verbunden, der den Wert RAHMENLÄNGE
lädt, wenn LOAD aktiv ist und anderenfalls mit Pixeltakt
impulsen abwärtszählt. Eine RAHMENLÄNGE ist gleich der Anzahl
von Pixeltaktimpulsen zwischen ungefähr Zeile 10 des Video
rahmens und einer ausgewählten Zeile nach dem Ende des aktiven
Videointervalls, aber vor dem nächsten Rahmensynkimpuls. Er
reicht der Abwärtszähler 64 Null, so setzt er momentan seinen
GLEICH-NULL Ausgang hoch. Der GLEICH-NULL-Ausgang des Abwärts
zählers 64 ist mit dem RESET-Eingang des Set-Reset Flip-flops
60 verbunden, so daß er, wenn der Zähler 64 Null erreicht, das
Flip-flop 60 zurücksetzt. Der Ausgang des Flip-flops 60 ist
mit dem Schreibfreigabeeingang des FIFO-Speichers 14′ ver
bunden. Der Schreibfreigabeeingang des FIFO-Speichers 14′ ist
folglich von da an aktiv, wenn der GLEICH-NULL-Ausgang des Ab
wärtszählers 52 gesetzt ist und bis der GLEICH-NULL-Ausgang
des Abwärtszählers 64 gesetzt ist, anderenfalls ist er in
aktiv. Der Speicher 14 lädt daher Schlüssel- und Videodaten
von etwa 10 Zeilen vor dem Start des aktiven Videointervalls
von jedem Rahmen bis nach dem Ende des aktiven Videointer
valls, wenn ein rekursiver Effekt aufgerufen wird.
Der Abwärtszähler 56 wird mit der Zahl (C+R) vor dem Beginn
eines jeden Rahmens geladen und zählt mit den Pixeltaktim
pulsen abwärts. Wenn der Abwärtszähler 56 Null erreicht, so
setzt er momentan seinen GLEICH-NULL-Ausgang hoch. Dies tritt
bei R-Taktimpulsen auf, nachdem der Abwärtszähler 52 seinen
GLEICH-NULL-Ausgang gesetzt hat. (Ist R negativ, so erreicht
der Abwärtszähler 56 vor dem Abwärtszähler 52 den Wert 0.) Der
GLEICH-NULL-Ausgang des Abwärtszählers 56 ist mit einem Ein
gang eines UND-Gatters 70, das ein FREIGABE-LESE-Signal an
seinem zweiten Eingang empfängt, verbunden. Wird ein rekur
siver Effekt aufgerufen, so wird das FREIGABE-LESE-Signal auf
logisch 0 gehalten bis der erste Rahmen des Ausgangssignals
des Kombinierers 12 in den Speicher 14′ geladen wurde und geht
dann zu logisch 1. Das FREIGABE-LESE-Signal sperrt daher das
UND-Gatter 70 bis der FIFO-Speicher 14′ mit einem Rahmen von
Schlüssel- und Videodaten geladen wurde. Beim nächsten
Rahmensyncimpuls wird die Zahl (C+R) wieder in den Abwärts
zähler 56 geladen, der mit den Taktimpulsen abwärts zählt. Er
reicht der Abwärtszähler 56 zum zweiten mal 0, dann ist das
FREIGABE-LESE-Signal bei logisch 1 und daher ist das UND-
Gatter 70 zufriedengestellt, wenn der GLEICH-NULL-Ausgang des
Abwärtszählers 56 auf hoch geht.
Der Ausgang des UND-Gatter 70 ist mit SET-Eingang des Set-
Reset Flip-flops 66 und dem LOAD-Kontrolleingang eines Ab
wärtszählers 68 verbunden. Der Abwärtszähler 68 lädt, wenn
LOAD aktiv ist, den Wert RAHMENLÄNGE, anderenfalls zählt der
Abwärtszähler 68 mit den Pixeltaktimpulsen abwärts. Erreicht
der Abwärtszähler 0, so setzt er momentan seinen GLEICH-NULL-
Ausgang hoch. Der GLEICH-NULL-Ausgang des Abwärtszählers 68
ist mit dem RESET-Eingang des Set-Reset Flip-flops 66 verbun
den, so daß das Flip-flop 66 zurückgesetzt wird, wenn der
Zähler 68 den Wert 0 erreicht. Der Ausgang des Flip-flops 66
ist mit dem FREIGABE-LESE-Eingang des FIFO-Speicher 14′ ver
bunden. Folglich wird, nachdem FREIGABE-LESE auf logisch 1
geht, der LESE-FREIGABE-Eingang des FIFO-Speichers 14′ von da
an aktiv, wenn der GLEICH-NULL-Ausgang des Abwärtszählers 56
gesetzt ist und bis der GLEICH-NULL-Ausgang des Abwärtszählers
66 gesetzt ist, anderenfalls ist er inaktiv. Bei jedem Rahmen
ist das LESE-FREIGABE-Signal für eine Zeit gleich RAHMENLÄNGE
aktiv und relativ zum Schreibfreigabesignal um den Wert R
versetzt, der positiv oder negativ sein kann. Der Speicher 14′
agiert daher als variable Verzögerung und verzögert das Aus
gangssignal des Kombinierers 12 um einen Rahmen +R-Taktimpulse
für positives R oder zwei Rahmen +R-Taktimpulse für negatives
R, was den Effekt hat, daß Schlüssel- und Videodaten relativ
zum Videoraster versetzt werden, wie dies mit Bezug auf Fig.
2 erklärt wurde. Da das Datum, das in einem gegebenen Lese-/Schreib
zyklus aus dem Speicher gelesen wird, von einem
früheren Rahmen ist als derjenige, der momentan am Ausgang des
Kombinierers 12 zur Verfügung steht, wird eine rahmeninterne
Rekursion vermieden.
Die Lese-/Schreibkontrollschaltung 50 stellt sicher, daß es
ein Intervall gibt, währenddessen Schlüssel- und Videodaten
nicht in den Speicher 14′ geladen werden und daß die Anzahl
von Pixel, die gelesen, und die Anzahl von Pixel, die ge
schrieben werden, dieselbe ist. Die Vorrichtung aus Fig. 6
befindet sich zu Beginn des Ladens des Speichers 14′ daher
immer in einem stabilen und vorhersagbaren Zustand.
Die Größe der Verzögerung, die vom FIFO-Speicher 14′ auferlegt
werden kann, ist innerhalb vorbestimmter Grenzen beschränkt.
Ist der Schreibstartimpuls in der Mitte eines 20-Zeilen
vertikal-Austastintervalls, dann kann N einen Wert haben, der
einer Verzögerung von minus 10 Zeilen bis plus 10 Zeilen ent
spricht. Ist N 0, dann ist das vom FIFO-Speicher zur Verfügung
gestellte Videosignal in Phase mit dem Eingangsvideosignal und
vorausgesetzt, daß das Eingangsvideosignal ein stationäres
Objekt darstellt, dann repräsentiert das Ausgangsvideosignal
des Speichers 14′ ein Objekt, das in derselben Position ist
wie das vom Eingangssignal repräsentierte. Werte von N, die
dem Bereich von (aber nicht einschließlich) 0 bis plus 10
Zeilen entsprechen, ergeben ein durch das Videosignal reprä
sentiertes Objekt am Ausgang des FIFO-Speichers, das relativ
zum Raster des eingehenden Videosignals abwärts übersetzt ist,
so daß ein stationäres Objekt eine abklingende Spur hat, die
sich abwärts vom Objekt erstreckt, wogegen Werte von N, die
dem Bereich von minus 10 Zeilen bis (aber nicht einschließ
lich) 0 entsprechen, ein Objekt ergeben, das aufwärts über
setzt ist, so daß ein stationäres Objekt eine Spur hat, die
sich aufwärts erstreckt. Ist N nicht gleich einem integralen
Vielfachen der Anzahl von Pixel auf einer Zeile, dann ist das
Objekt sowohl nach rechts oder links als auch nach oben oder
unten übersetzt.
Im Fall von Fig. 6 ist ein Tiefpaßfilter 72 mit der rekur
siven Schleife zwischen dem Ausgang des Speichers 14′ und dem
Hintergrundeingang des Kombinierers 12 verbunden. Der Tief
paßfilter 72 kann dazu verwendet werden, eine rekursive Ver
wischung oder Unschärfe zu schaffen, wie dies in der
US-Patentschrift 4 951 144 beschrieben ist. Das rekursive Ver
wischen bewirkt, daß die Grundzüge eines Videobildes im Laufe
der Zeit und während des zusätzlichen Durchlaufens der
rekursiven Schleife sowohl mehr verschwimmen als auch ver
blassen und wenn dies mit dem oben beschriebenen Autoüber
setzungseffekt kombiniert wird, resultiert dies in einem
Windblaseffekt (wind-blown-effect), der weich und angenehm
ist. Eine Dämpfung des Verzögerungsfaktors Cd wird im Filter
72 ebenfalls erreicht.
Fig. 6 illustriert ebenfalls ein alternatives Verfahren zur
Vermeidung der zyklischen Adressierung der von dem durch das
Vordergrundsignal repräsentierte Objekt ausgehenden Spur.
Während des vertikalen und horizontalen Austastintervalls des
Vordergrundvideosignals (fore-ground-video) arbeitet der
Multiplexer 20′ unter der Kontrolle der Austastkontroll
schaltung 24 und wählt die Konstante 0 für den Hintergrunde in
gang des Kombinierers 12.
Die Fig. 7 illustriert schematisch den Abschnitt der Arrays
von Pixelplätzen, die vom Ausgangssignal des Kombinierers 12,
wie in Fig. 6 dargestellt, definiert werden. Wenn die
Rahmensync- und Pixeltaktsignale momentan das Pixel 80 aus
Fig. 7 mit den Koordinaten (x, y) definieren und der Autoüber-
Setzungs-Offset N eine horizontale Komponente Nh von +3 und
eine vertikale Komponente Nv von +3 hat, dann ist, ungeachtet
des Latenz-Offsets L, der entsprechende Pixelwert, der aus dem
Speicher 14′ gelesen wird, der für den Pixel 82 mit den
Koordinaten (x+3, y+3). Solange der Wert des Autoübersetzungs-
Offsets gleichbleibt, erstreckt sich die Spur von dem
momentanen Ort des Objekts in der Richtung von Pixel 80 zu
Pixel 82. Wird der Wert Nh oder Nv verändert, so ändert sich
die Richtung und/oder die Länge der Spur. Wenn der Wert der
horizontalen Komponente des Autoübersetzungs-Offset jedoch von
3 auf 2 geändert werden würde, wäre das Resultat eine wahr
nehmbare, ruckartige Änderung in der Richtung der Spur. Die
Ruckartigkeit in der Änderung der Richtung könnte dadurch
reduziert werden, daß beide Werte, der der vertikalen Offset-
Komponente und der der horizontalen Offset-Komponente, ge
ändert werden, zum Beispiel durch Erhöhen von h auf +4 und
v auf +5, so daß der Pixelwert, der gelesen werden würde, der
Wert für den Pixel 74 (x+4, y+5) wäre, aber dann würde sich
die Länge des Autoübersetzungs-Offsets und folglich die Länge
der Spur ändern. Um dieses Problem zu verhindern, könnte der
Filter 66 in Fig. 6 einen bilinearen Interpolator beinhalten,
der Pixelwerte für sub-integere Werte der Horizontal- und
Vertikalkomponenten des Autoübersetzungs-Offsets zur Verfügung
stellt. Solch ein Interpolator wird durch Justierung der
Filterkoeffizienten im Filter 66 bewirkt, zum Beispiel auf
einer Rahmen-zu-Rahmen-Basis und erlaubt eine Änderung des
Autoübersetzungs-Offset-Vektors in seiner Größe und/oder
Richtung in einer Art und Weise ohne wahrnehmbare Ruck
artigkeit.
Es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die be
schriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt ist und
daß Variationen gemacht werden können ohne vom Umfang der
Erfindung, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert
ist, oder deren Äquivalenten abzugehen. Zum Beispiel ist die
Erfindung nicht beschränkt auf die Benutzung von Vorzugskom
binierern wie sie in der US-Patentschrift 4 851 912 beschrie
ben sind, um eine Kombination des Eingangsvideos mit dem ge
dämpften Ausgang des rekursiven Speichers oder um eine
Kombination des Ausgangs der rekursiven Effektschaltung mit
dem Hintergrundvideo zu bewirken und in jedem Fall könnte eine
mehr oder weniger ausgeklügelte Form eines Videomixer zur
Verfügung stehen.
Die Erfindung ist ebenfalls nicht auf einen Multiplizierer 16
beschränkt, der am Ausgang des rekursiven Speichers angeordnet
ist, sondern er kann statt dessen auch am Eingang angeordnet
sein. Wenn rekursive Verwischung angewendet wird, kann der
Multiplizierer 16 durch Justierung der Koeffizienten des Low-
Paß-Filters implementiert werden. Da weiterhin die Verwendung
eines Basis-Offsets zur Verhinderung von Vorschreiben (writing
ahead) eine generelle Anwendung in rekursiven Videoeffekten
hat und nicht auf den Fall beschränkt ist, bei dem ein Auto
übersetzungs-Offset angewendet wird, ist die Erfindung nicht
auf den Fall beschränkt, in dem ein Autoübersetzungs-Offset
verwendet wird. Dies kann in Fig. 3 durch Setzen von N auf 0
bewirkt werden.
Claims (16)
1. Vorrichtung zum Verarbeiten eines Videosignals, das die
Verteilung von optisch wahrnehmbarer Information über
einem Videoraster repräsentiert, wobei die Vorrichtung
folgendes umfaßt:
Kombiniervorrichtungen (12) zum Empfangen eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des Videoeingangssignals und des verzögerten Videosignals um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen,
Speichervorrichtungen (14; 14A; 14B; 14′) zum Empfangen und temporärem Speichern des Videoausgangssignals und zur Verfügungstellen des verzögerten Videosignals,
und Lese-/Schreibkontrollvorrichtung (18; 18′; 18′′; 50) zum Zugriff auf die Speichervorrichtungen, so daß Pixel des Videoausgangssignals in Bezug auf das Videorasters räumlich übersetzt werden, wenn das Videoausgangssignal in die Speichervorrichtungen geschrieben und ausgelesen wird.
Kombiniervorrichtungen (12) zum Empfangen eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des Videoeingangssignals und des verzögerten Videosignals um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen,
Speichervorrichtungen (14; 14A; 14B; 14′) zum Empfangen und temporärem Speichern des Videoausgangssignals und zur Verfügungstellen des verzögerten Videosignals,
und Lese-/Schreibkontrollvorrichtung (18; 18′; 18′′; 50) zum Zugriff auf die Speichervorrichtungen, so daß Pixel des Videoausgangssignals in Bezug auf das Videorasters räumlich übersetzt werden, wenn das Videoausgangssignal in die Speichervorrichtungen geschrieben und ausgelesen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung (14;
14A; 14B) einen Random Access Speicher umfaßt und die
Lese-/Schreibkontrollvorrichtungen (18; 18′; 18′′) einen
Leseadreßeingang und einen Schreibadreßausgang haben,
wobei der Schreibadreßausgang ein Adreßsignal zur Ver
fügung stellt, das vom Adreßsignal, das vom Leseadreß
ausgang zur Verfügung gestellt wird, versetzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lese-/Schreibkontroll
vorrichtungen (18′′) einen Adreßzähler (22) zur Zählung
von Pixelimpulsen, eine erste Subtraktionsvorrichtung
(42) die einen addierenden Eingang hat zum Empfang des
Ausgangs des Adreßzählers und ebenso einen sub
trahierenden Eingang hat, Vorrichtungen (40) die mit dem
subtrahierenden Eingang der ersten Subtraktionsschaltung
verbunden sind zum Anlegen einer Zahl die ein Element
einer arithmetischen Serie ist mit einer vorbestimmten
gemeinsamen Differenz (M), einer zweiten Subtraktions
schaltung (26′), mit einem addierenden Eingang der mit
dem Ausgang der ersten subtrahierenden Schaltung ver
bunden ist und ebenso einen subtrahierenden Eingang hat,
und Vorrichtungen zum Anlegen einer Zahl die nicht größer
ist als die vorbestimmte gemeinsame Differenz, an den
subtrahierenden Eingang der zweiten Subtraktionsschaltung,
umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtungen
(14′) einen Erstein- Erstaus- (first-in, first-out-;
FIFO) Speicher umfassen und die Lese-/Schreibkontroll
vorrichtungen (50) Vorrichtungen zur selektiven Kontrolle
der Differenz zwischen der Zeit zu welcher der Speicher
damit beginnt, einen Videorahmen zu schreiben, und der
Zeit zu welcher der Speicher damit beginnt, einen Video
rahmen zu lesen, umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen Schleifenmultiplikator (16)
zur Multiplizierung des verzögerten Videosignals mit
einer gewählten Konstante.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch Filtervorrichtungen (66) zur
Durchführung einer vorgewählten Filteroperation am
verzögerten Videosignal.
7. Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Videosignals, das die
Verteilung von optisch wahrnehmbarer Information über
einem Videoraster repräsentiert, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfaßt:
Kombinieren eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals, um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen, und
Empfangen und temporäres Speichern (14; 14A, 14B; 14′) des Videoausgangssignals, um ein verzögertes Videosignal zur Verfügung zu stellen, wobei Pixel des Videoausgangs signals relativ zum Videoraster räumlich übersetzt werden.
Kombinieren eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals, um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen, und
Empfangen und temporäres Speichern (14; 14A, 14B; 14′) des Videoausgangssignals, um ein verzögertes Videosignal zur Verfügung zu stellen, wobei Pixel des Videoausgangs signals relativ zum Videoraster räumlich übersetzt werden.
8. Vorrichtung zum Verarbeiten eines Videosignals, das die
Verteilung von optisch wahrnehmbarer Information über
einem Videoraster repräsentiert, wobei die Vorrichtung
folgendes umfaßt:
Kombiniervorrichtungen (12) zum Empfangen eines Video eingangssignals und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des Videoeingangssignais und des ver zögerten Videosignals um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen,
Speichervorrichtungen (14; 14A, 14B; 14′), und
Lese-/Schreibkontrollvorrichtungen (18; 18′; 18′′; 50) zum Schreiben des Videoeingangssignais in die Speichervor richtungen und anschließendem Lesen des Inhalts der Speichervorrichtungen, um ein verzögertes Videosignal derart zur Verfügung zu stellen, daß Pixel des ver zögerten Videosignals relativ zu entsprechendem Pixel des Videoausgangssignals räumlich übersetzt werden.
Kombiniervorrichtungen (12) zum Empfangen eines Video eingangssignals und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des Videoeingangssignais und des ver zögerten Videosignals um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen,
Speichervorrichtungen (14; 14A, 14B; 14′), und
Lese-/Schreibkontrollvorrichtungen (18; 18′; 18′′; 50) zum Schreiben des Videoeingangssignais in die Speichervor richtungen und anschließendem Lesen des Inhalts der Speichervorrichtungen, um ein verzögertes Videosignal derart zur Verfügung zu stellen, daß Pixel des ver zögerten Videosignals relativ zu entsprechendem Pixel des Videoausgangssignals räumlich übersetzt werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung (14;
14A, 14B) einen Random Access Speicher umfaßt und die
Lese-/Schreibkontrollvorrichtungen (18; 18′; 18′′) einen
Leseadreßausgang haben, um ein Leseadreßsignal zur
Verfügung zu stellen und einen Schreibadreßausgang
haben, um ein Schreibadreßsignal zur Verfügung zu
stellen, wobei das Schreibadreßsignal gegenüber dem
Leseadreßsignal versetzt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lese-/Schreibkontroll
vorrichtungen (18′′) einen Adreßzähler (22) zum Zählen
von Pixeltaktimpulsen aufweist, ferner eine erste Sub
traktionsschaltung (42) mit einem addierenden Eingang,
der derart angeschlossen ist, daß der Ausgang des
Adreßzählers empfangen wird und ebenfalls einen
Subtrahierenden Eingang aufweist, wobei Vorrichtungen
(40) mit dem subtrahierenden Eingang der ersten Sub
traktionsschaltung verbunden sind, um an diesen eine Zahl
anzulegen, die ein Element einer arithmetrischen Reihe
mit einer vorbestimmten gemeinsamen Differenz (M) ist,
wobei ferner eine zweite Subtraktionsschaltung (26′) mit
einem addierenden Eingang am Ausgang der ersten Sub
traktionsschaltung verbunden ist und ebenfalls mit einem
subtrahierenden Eingang, und daß schließlich Vor
richtungen zum Anlegen einer Zahl an den subtrahierenden
Eingang der zweiten Subtraktionsschaltung vorgesehen ist,
wobei die Zahl nicht größer ist als die gemeinsame
Differenz der arithmetischen Reihe.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtungen
(14′) einen Erstein- Erstaus (FIFO, first-in, first-out-)
Speicher umfassen und daß die Lese-/Schreibkontroll
vorrichtungen (50) Einrichtungen zur selektiven Kontrolle
der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Speicher mit
dem Schreiben eines Videorahmens und der Zeit zu der der
Speicher mit dem Lesen eines Videorahmens startet,
umfassen.
12. Vorrichtung zum Verarbeiten eines Videosignals, das die
Verteilung von optisch wahrnehmbarer Information über
einem Videoraster repräsentiert, wobei die Vorrichtung
folgendes umfaßt:
Kombiniervorrichtungen (12) zum Empfangen eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des Videoeingangssignals mit dem verzögerten Videosignal, um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen,
Speichervorrichtungen (14) zum Empfangen und temporären Speichern des Videoausgangssignals, und
Lese-/Schreibvorrichtungen (18′′) zum Zugriff auf die Speichervorrichtungen, so daß während eines gegebenen Rahmens des Videoausgangssignals das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen geschrieben wird wobei an einem ersten Platz begonnen wird, und bei dem nächsten Rahmen des Videoausgangssignals das verzögerte Videosignal aus einem Bereich der Speicherplätze ausge lesen wird, wobei an dem ersten Platz begonnen wird und das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicher plätzen geschrieben wird, beginnend mit einem zweiten Platz, wobei der zweite Platz gegenüber dem ersten Platz versetzt ist.
Kombiniervorrichtungen (12) zum Empfangen eines Videoeingangssignals und eines verzögerten Videosignals und zum Kombinieren des Videoeingangssignals mit dem verzögerten Videosignal, um ein Videoausgangssignal zur Verfügung zu stellen,
Speichervorrichtungen (14) zum Empfangen und temporären Speichern des Videoausgangssignals, und
Lese-/Schreibvorrichtungen (18′′) zum Zugriff auf die Speichervorrichtungen, so daß während eines gegebenen Rahmens des Videoausgangssignals das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen geschrieben wird wobei an einem ersten Platz begonnen wird, und bei dem nächsten Rahmen des Videoausgangssignals das verzögerte Videosignal aus einem Bereich der Speicherplätze ausge lesen wird, wobei an dem ersten Platz begonnen wird und das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicher plätzen geschrieben wird, beginnend mit einem zweiten Platz, wobei der zweite Platz gegenüber dem ersten Platz versetzt ist.
13. Vorrichtungen nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lese-/Schreibkontroll
vorrichtung auf die Speichervorrichtungen zugreift, so
daß während eines dritten Rahmens des Videoausgangs
signals das verzögerte Videosignal aus dem Bereich von
Speicherplätzen ausgelesen wird, beginnend bei dem
zweiten Platz, und das Videoausgangssignal in einen
Bereich von Speicherplätzen geschrieben wird, beginnend
mit einem dritten Platz, wobei der dritte Platz vom
zweiten Platz um die selbe Größe versetzt ist wie der
zweite Platz vom ersten Platz.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lese-/Schreibvorrichtung
einen Adreßzähler (22) zum Zählen von Pixeltaktimpulsen
und eine erste Subtraktionsschaltung (42) mit einem
addierenden Eingang aufweist, der derart angeschlossen
ist, daß er den Ausgang des Adreßzählers empfängt und
ebenfalls mit einem subtrahierenden Eingang, daß ferner
Vorrichtungen (40) vorhanden sind, die mit dem sub
trahierenden Eingang der ersten Subtraktionsschaltung
verbunden sind, zum Anlegen einer Zahl an diesen Eingang
die ein Element einer arithmetischen Reihe ist, die eine
vorbestimmte gemeinsame Differenz (M) hat, daß schließ
lich eine zweite Subtraktionsschaltung (26′) mit einem
addierenden Eingang vorhanden ist, der mit dem Ausgang
der ersten Subtraktionsschaltung verbunden ist und
ebenfalls mit einem subtrahierenden Eingang, wobei
Vorrichtungen zum Anlegen der gemeinsamen Differenz der
arithmetischen Reihe an den subtrahierenden Eingang der
zweiten subtrahierenden Schaltung vorgesehen sind.
15. Ein verbessertes Verfahren zur Verarbeitung eines
Videosignals das die Verteilung von optisch wahrnehmbarer
Information über einem Videoraster repräsentiert, durch
Kombinieren des Videoeingangssignals und eines ver
zögerten Videosignals, um ein Videoausgangssignal zur
Verfügung zu stellen, Schreiben des Videoausgangssignals
in den Speicher und Lesen des Inhalts des Speichers,
wobei die Verbesserung in folgendem liegt:
Steuerung des Lesens und Schreibens, so daß während eines gegebenen Rahmens des Videoausgangssignals das Videoaus gangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen ge schrieben wird, beginnend mit einem ersten Platz und bei dem nächsten Rahmen des Videoausgangssignals der Inhalt des Speichers von einem Bereich von Speicherplätzen aus gelesen wird, beginnend mit dem ersten Platz, um ein ver zögertes Videosignal zur Verfügung zu stellen und das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen geschrieben wird, beginnend mit einem zweiten Platz, wobei der zweite Platz gegenüber dem ersten Platz versetzt ist.
Steuerung des Lesens und Schreibens, so daß während eines gegebenen Rahmens des Videoausgangssignals das Videoaus gangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen ge schrieben wird, beginnend mit einem ersten Platz und bei dem nächsten Rahmen des Videoausgangssignals der Inhalt des Speichers von einem Bereich von Speicherplätzen aus gelesen wird, beginnend mit dem ersten Platz, um ein ver zögertes Videosignal zur Verfügung zu stellen und das Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen geschrieben wird, beginnend mit einem zweiten Platz, wobei der zweite Platz gegenüber dem ersten Platz versetzt ist.
16. Ein Verfahren nach Anspruch 15, das die Steuerung des
Lesens und Schreibens umfaßt, so daß während eines
dritten Rahmens des Videoausgangssignals der Inhalt des
Speichers aus einem Bereich von Speicherplätzen aus
gelesen wird, beginnend mit dem zweiten Platz, um ein
verzögertes Videosignal zur Verfügung zu stellen und das
Videoausgangssignal in einen Bereich von Speicherplätzen
geschrieben wird, beginnend mit einem dritten Platz,
wobei der dritte Platz gegenüber dem zweiten Platz um den
selben Betrag versetzt ist wie der zweite Platz gegenüber
dem ersten Platz.
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