DE4331532C1

DE4331532C1 - Method for digitising, storing and playing back (replaying) video images (pictures)

Info

Publication number: DE4331532C1
Application number: DE19934331532
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Klauck
Original assignee: ASCHENBRENNER ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: ASCHENBRENNER ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2013-09-18

Abstract

System for digitising, storing and playing back video images in real time, the images being stored in an image buffer while a second image buffer is simultaneously displayed. The two buffers are switched cyclically. The information of an image buffer which is to be read in (counted) anew is firstly compared with the information already present in the memory and the information of the differential image is used to blank out scanning noise in the event of brightness steps as well as digitisation noise relating to the threshold values of grey steps.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Digitalisierung, Abspeicherung und Wiedergabe von Videobildern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for digitization, storage and Playback of video images according to the preamble of the claim.

Im Artikel "Multifunktionales Flachdisplay" in der Design & Elektronik 1/2 vom 19. 1. 1993 ist beschrieben, wie sich CRT- Röhre und Flachdisplay in der Anwendung als Videomonitor prinzipiell unterscheiden. Soll das Flachdisplay wie ein sogenannter Multisync-Monitor unterschiedliche Videonormen verarbeiten können, so muß das Videosignal immer digitalisiert und abgespeichert werden. Hierbei ergeben sich 2 grundsätzliche Probleme:In the article "Multifunctional flat display" in the design & Electronics 1/2 of January 19, 1993 describes how CRT- Tube and flat display as video monitor distinguish in principle. Should the flat panel display look like a so-called multisync monitor different video standards can process, the video signal must always be digitized and saved. This results in 2 basic problems:

a) Sampling noise

Nach dem Nyquist-Theorem ist der Abtastclock größer/gleich der doppelten Grenzfrequenz des Videosignals. In der Datentechnik zum Beispiel hat das Videosignal anders als etwa ein Videosignal von einer Kamera abrupte Helligkeitssprünge. Fällt nun ein solcher Sprung mit der Flanke des Abtastclocks zusammen, so kriselt dieser Hell-Dunkelübergang/Dunkel- Hellübergang um eine Taktbreite.According to the Nyquist theorem, the sampling clock is greater / equal twice the cutoff frequency of the video signal. In data technology for example, the video signal has something other than a video signal from a camera suddenly jumps in brightness. Now such a jump occurs with the edge of the sampling clock together, this light-dark transition / dark Light transition by one bar width.

Die nach dem Stand der Technik übliche Lösung des Problems ist, daß man das Videosignal mit der gleichen Taktfrequenz abtastet, wie es zum Beispiel durch einen Graphikgenerator in einem Rechner erzeugt wird (f=1/2fg). Durch einen Phasenschieber kann man dann die Abtastflanke so einstellen, daß sie nie mit einem Helligkeitssprung zusammenfällt.The usual solution to the problem according to the prior art is that you can get the video signal with the same clock frequency scans, as for example by a graphics generator in a computer is generated (f = 1 / 2fg). Through a phase shifter you can then set the scan edge so that it never coincides with a jump in brightness.

Dies ist natürlich eine sehr eingeschränkte und unbefriedigende Lösung. Sie erfordert entweder eine genaue Kenntnis dieser Mutterfrequenz oder ein geeignetes Testbild, z. B. senkrechte Linien mit der höchstmöglichen Bandbreite (vgl. Fig. 2), aus dem man diese Frequenz regenerieren kann.Of course, this is a very limited and unsatisfactory solution. It requires either a precise knowledge of this mother frequency or a suitable test pattern, e.g. B. vertical lines with the highest possible bandwidth (see FIG. 2) from which this frequency can be regenerated.

b) digitization noise

Ein Flachdisplay nach dem Stand der Technik erzeugt die Graustufen bzw. Farben digital, z. B. wird ein TFT-LCD-Display mit 512 Farben mit 3 Bit pro Farbe digital angesteuert. Hier zeigt sich im Prinzip dasselbe Problem wie beim Abtastrauschen: Ist der Grauwert des zu digitalisierenden Videosignals genau gleich einem der Schwellwerte für die AD- Wandlung, so schwankt der Grauwert nach der AD-Wandlung genau um 1 LSB.A flat display according to the state of the art produces the Grayscale or digital colors, e.g. B. will be a TFT LCD display digitally controlled with 512 colors with 3 bits per color. Here In principle, the same problem is encountered as with scanning noise: Is the gray value of the video signal to be digitized exactly equal to one of the threshold values for the AD Conversion, then the gray value fluctuates after the AD conversion exactly by 1 LSB.

Wenn das darzustellende Bild eine eingeschränkte Zahl von Graustufen hat, kann man versuchen, die Schwellwerte so einzustellen, daß sie nicht mit einer solchen Stufe zusammenfallen, aber prinzipiell gibt es auch hier keine befriedigende Lösung.If the image to be displayed is a restricted number of Has grayscale, you can try the thresholds like that to stop them from coinciding with such a level, but in principle there are none here either satisfactory solution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art derart weiterzubilden, daß eine Ausblendung von Abtast- und Digitalisierungsrauschen gewährleistet ist.The invention has for its object a method of the type specified to further develop such that a masking of scanning and digitizing noise is guaranteed.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben.The achievement of this object is specified in the claim.

An Hand der Fig. 1 bis 5 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.An embodiment of the invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 5.

Fig. 1 zeigt, wie das digitalisierte Bild in einem Bildpuffer A abgespeichert wird, während gleichzeitig der Bildinhalt des Puffers B zur Anzeige gebracht wird. Vor dem Einlesen in A wird ein Vergleich mit dem alten Inhalt von A durchgeführt, in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches wird in einer Auswerteschaltung die neue Information modifiziert, bevor sie den alten Bildinhalt überschreibt. Nach Abschluß einer Bildwechselperiode werden die Rollen von A und B vertauscht. Die Bildpuffer A und B können n Bit Speichertiefe (A0, A1, . . . usw.) haben für 2ˆn Graustufen, bei farbiger Bilddarstellung gilt das Bild nur für einen Farbkanal Rot, Grün oder Blau. Fig. 1 shows how the digitized image is stored in an image buffer A, while the image content of the buffer B will be displayed. Before reading in A, a comparison is made with the old content of A, depending on the result of this comparison, the new information is modified in an evaluation circuit before it overwrites the old image content. The roles of A and B are reversed after the end of a picture change period. The image buffers A and B can have n-bit memory depth (A0, A1,... Etc.) for 2ˆn grayscale, with color image display the image only applies to one color channel red, green or blue.

Fig. 2 zeigt die Abtastung senkrechter Linien bei synchronem Takt, wie es nach dem Stand der Technik in der Datenverarbeitung üblich ist. Fig. 2 shows a vertical scanning lines at a synchronous clock, as is customary according to the prior art in the data processing.

Fig. 3 zeigt, wie bei einer Abtastung derselben senkrechten Linien mit f<1/2fg ein sporadisches Abtastrauschen entsteht. Der erste Dunkel-Hell-Übergang (im folgenden als DH-Wert bezeichnet) im Beispiel fällt mit dem Abtastclock zusammen. Dadurch "kriselt" diese Flanke nach der AD-Wandlung um einen Clockzyklus (in der Videotechnik treten die gegenständlichen Probleme höchstens in abgemilderter Form auf, da bei Kamerabildern die Übergänge fließend sind). FIG. 3 shows how sporadic scanning noise occurs when the same vertical lines are scanned with f <1 / 2fg. The first dark-light transition (hereinafter referred to as DH value) in the example coincides with the sampling clock. As a result, this edge "crises" after the AD conversion by one clock cycle (in video technology, the problems at hand only occur in a mitigated form, since the transitions in camera images are fluid).

Die Dunkel-Hell-Übergänge des eingehenden Videosignals werden mit den DH-Werten des zuletzt eingespeicherten Bildes verglichen. Hatte das alte Bild eine Taktflanke später einen DH-Übergang als das neue Bild, so wird an dieser Stelle (schraffierte Fläche) der neue Bildinhalt nicht abgespeichert. Da nur der schraffierte Speicherinhalt und nicht das Videosignal direkt zur Anzeige gebracht wird, ist das Kriseln ausgeblendet.The dark-light transitions of the incoming video signal with the DH values of the last saved image compared. Had the old picture one clock edge later DH transition as the new picture, so at this point (hatched area) the new image content is not saved. Because only the hatched memory content and not the video signal is displayed directly, that is Hidden crises.

Dasselbe Prinzip wird auf negative Flanken angewendet.The same principle applies to negative edges.

Das Ausblenden des Kriselns erfolgt in der Auswerteschaltung nach Fig. 4:The crisis is masked out in the evaluation circuit according to FIG. 4:

Nach der AD-Wandlung wird das serielle Videosignal umgewandelt in ein paralleles Datenwort. Ob dieses Datenwort für die Weiterverarbeitung z. B. 8, 16 oder 32 Bit breit ist, hängt von der gewählten Rechnerstruktur und Speichergeschwindigkeit ab. Für das Prinzip der Schaltung müssen jeweils mindestens 3 Bit parallel zur Verfügung stehen. Die Schaltung ist bei n Bit Speichertiefe n-fach vorhanden. After the AD conversion, the serial video signal is converted into a parallel data word. Whether this data word for the further processing z. B. is 8, 16 or 32 bits wide, depends on the chosen computer structure and storage speed from. For the principle of the circuit, at least 3 Bits are available in parallel. The circuit is at n bits Storage depth n times available.

Anschließend werden alle DH- und HD-Werte gebildet für BIT 0/1, 1/2 usw. Diese Werte werden mit denen aus dem vorhergehenden Bildinhalt verglichen und der Speicher neu beschrieben nach der Gleichung:Then all DH and HD values are formed for BIT 0/1, 1/2 etc. These values are compared with those from the previous image content compared and the memory new described according to the equation:

Dieser Vorgang erfolgt gleichzeitig für alle Bits eines Datenwortes. Für das erste BIT D0 eines Datenwortes muß das letzte BIT des vorhergegangenen Datenwortes, Dc, herangezogen werden.This process takes place simultaneously for all bits of one Data word. For the first BIT D0 of a data word, the last BIT of the previous data word, Dc become.

Mit demselben Prinzip einer digitalen Hysterese kann auch das Digitalisierungsrauschen ausgeblendet werden. Allerdings werden hier nicht die aufeinanderfolgenden Bits einer Speicherebene D(n-1), Dn als Auswertekriterien herangezogen, sondern die Bits verschiedener Wichtung Dnˆ0, Dnˆ1 . . . der verschiedenen Speicherebenen, aber gleichen Speicherortes. Die Bits Dnˆ0, Dnˆ1 . . . repräsentieren den Grauwert eines bestimmten Pixels des Videobildes. Die Auswerteschaltung sorgt nun dafür, daß eine Änderung im Speicherinhalt und damit auch im angezeigten Bild nur möglich ist, wenn sich der Grauwert des eingelesenen Pixels DIn um mehr als ein LSB von dem des entsprechenden Pixels im Speicherabbild unterscheidet (Fig. 5).With the same principle of digital hysteresis, digitization noise can also be masked out. However, it is not the successive bits of a memory level D (n-1), Dn that are used as evaluation criteria, but rather the bits of different weightings Dnˆ0, Dnˆ1. . . of the different storage levels, but the same storage location. The bits Dnˆ0, Dnˆ1. . . represent the gray value of a certain pixel of the video image. The evaluation circuit now ensures that a change in the memory content and thus also in the displayed image is only possible if the gray value of the read-in pixel DIn differs by more than one LSB from that of the corresponding pixel in the memory image ( FIG. 5).

Claims

Method for digitizing, storing and reproducing video images in real time, the digitized video signal being compared with the last stored image content, characterized in that a decision is made from the comparison of the brightness transitions in the new image with those at the corresponding and adjacent locations in the old image whether it is new image information or sampling noise and in the latter case the sampling noise is eliminated by interpolation.