DE4435394A1 - Video signal processor - Google Patents
Video signal processorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Videosignal-Prozessoren, z. B. Video
zeichengeneratoren
In Fernsehstudios werden Zeichengeneratoren verwendet, um
Zeichensignale zu erzeugen, die einem Fernsehsignal über
lagert werden, um ein Bild auf einem Fernsehempfänger
wiederzugeben. Um Text mit hoher Qualität wiederzugeben,
wird die sog. Anti-Aliasing-Technik angewandt, um das
Signal, das jedes Zeichen darstellt, vor der Verwendung
digital zu filtern. Dies kann jedoch zu einer langsameren
Verarbeitungsgeschwindigkeit führen, als bei bestimmten An
wendungen erwünscht ist.The invention relates to video signal processors, e.g. B. Video character generators
In television studios, character generators are used to generate character signals that are superimposed on a television signal to display an image on a television receiver. In order to reproduce high quality text, the so-called anti-aliasing technique is used to digitally filter the signal representing each character before use. However, this can result in a slower processing speed than is desired in certain applications.
Gemäß der Erfindung wird ein Videosignal-Prozessor vorge sehen, bei dem Signale, die Bilder darstellen, vor der Wiedergabe einem Anti-Aliasing-Effekt unterworfen werden, wobei der Prozessor Einrichtungen aufweist, um 1) solche Signale einem ersten, relativ langsamen Anti-Aliasing-Prozeß zu unterwerfen, um Bilder mit relativ hoher Qualität zu erzeugen, und 2) diese Signale einem zweiten, relativ schnellen Anti-Aliasing-Prozeß zu unterwerfen, um Bilder mit relativ niedrigerer Qualität zu erzeugen, sowie Einrichtungen, um zwischen dem ersten und zweiten Prozeß zu selektieren.According to the invention, a video signal processor is featured see where signals representing images before the Be subjected to an anti-aliasing effect, the processor having means to 1) such Signals a first, relatively slow anti-aliasing process subject to images of relatively high quality generate, and 2) these signals a second, relative rapid anti-aliasing process to submit to images to produce relatively lower quality, as well Facilities to switch between the first and second process select.
Der Videosignalprozessor ist vorzugsweise ein Videozeichen generator, und die Bilder wiedergebenden Signale geben vor zugsweise Zeichen oder andere graphische Darstellungen wieder. The video signal processor is preferably a video character generator, and the images reproducing signals indicate preferably characters or other graphic representations again.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer einzigen Zeichnung beispielsweise erläutert, die ein Blockschaltbild eines beispielsweisen Videosignal-Generators unter Anwendung der Erfindung darstellt.The invention is illustrated below with a single Drawing, for example, explains a block diagram of an example video signal generator using of the invention.
Das Blockschaltbild der Zeichnung ist ein Videosignal generator, derart, wie er von Aston Electronic Designs Ltd., 123/127 Deepcut Bridge Road, Deepcut, Camberley, Surrey GU16 6SD, England unter der Bezeichnung "Motiv" hergestellt wird.The block diagram of the drawing is a video signal generator, such as that from Aston Electronic Designs Ltd., 123/127 Deepcut Bridge Road, Deepcut, Camberley, Surrey GU16 6SD, England is manufactured under the name "motif".
Wiederzugebende Bilder werden in einer Doppel-Vollbild speicheranordnung 1 gehalten, die aus einem Paar 32 bit-Halbbildspeichern A und B besteht, die ein direktes Schneiden während einer Sendung ermöglicht und zwischen zwei Seiten durchzuführende Effekte ermöglichen. Die Speicheranordnung ist so aufgebaut, daß sie beide Halbbilder des Bildes gleichzeitig einem Bewegungsinterpolator 2 zuführen. Dieser interpoliert horizontal, indem er eine gewichtete Summe dreier benachbarter Pixel der laufenden Zeile, und vertikal, indem er eine gewichtete Summe der entsprechenden Pixelwerte aus der laufenden Zeile des laufenden Halbbildes und der Zeile auf jeder Seite (im anderen Halbbild) aufnimmt. Durch Änderung der Gewichtungen bringt das sich ergebende Ausgangssignal ein Bild in der Ausgabeseite auf Sub-Pixel (horizontal)- oder Sub-TV-Zeilen (vertikal)-Genauigkeit. Auf diese Weise können Inserts gleichmäßig mit beliebiger Geschwindigkeit durchlaufen werden.Images to be played back are held in a double frame memory arrangement 1 , which consists of a pair of 32 bit field memories A and B, which enables direct cutting during a program and enable effects to be carried out between two pages. The memory arrangement is constructed in such a way that they supply both fields of the image to a motion interpolator 2 at the same time. This interpolates horizontally by taking a weighted sum of three neighboring pixels of the current line and vertically by taking a weighted sum of the corresponding pixel values from the current line of the current field and the line on each side (in the other field). By changing the weights, the resulting output signal brings an image on the output side to sub-pixel (horizontal) or sub-TV lines (vertical) accuracy. In this way, inserts can be run through uniformly at any speed.
Das Ausgangssignal des Bewegungsinterpolators 2 wird zur Ausgabe an einen üblichen D/A-Umsetzer (DAC) und zu einer Analogverarbeitungsausgangsstufe 3 und einer üblichen digitalen Ausgangsverarbeitungsstufe 4 geleitet.The output signal of the motion interpolator 2 is passed for output to a conventional D / A converter (DAC) and to an analog processing output stage 3 and a conventional digital output processing stage 4 .
Ein gesonderter 32 bit-Zustandsbildspeicher 5 hält ein volles Farbzustandsbild für die Wiedergabe für den Operator.A separate 32 bit state image memory 5 holds a full color state image for the operator to view.
Die zuvor beschriebene Wiedergabekonstruktion wird von einem Wiedergabeprozessor 6 gesteuert, der unter Verwendung von bit-Scheibenkomponenten implementiert ist. Der Generator wird von einem 68030 Mikroprozessor 7 zusammen mit einem Mathematik-Coprozessor gesteuert, der 16 Mb des Speichers handhabt, einschließlich eines Schriftart-Cage-Speichers, eines Plattenspeichers und Verbindungen mit dem Oparator und externen Periphergeräten.The playback construction described above is controlled by a playback processor 6 which is implemented using bit disk components. The generator is controlled by a 68030 microprocessor 7 together with a math coprocessor that handles 16 Mb of memory, including font cage memory, disk memory, and connections to the operator and external peripherals.
In der Praxis umfaßt der Grundrahmen des Generators drei Gestellplatzeinheiten und ist 530 mm tief. Er hat eine vertikale Gegen-Mutterplatte, in die vier "Double Euro Cards" 280 mm tief auf der Vorderseite und weitere zwei "Double Euro Cards" auf der Rückseite eingesetzt sind. Die vier vorderen Karten umfassen: den Videosignalausgang, die Speicheranordnung 1, der Wiedergabeprozessor 6 und der Zentralprozessor. Die beiden hinteren Karten liefern die Treiber- und Video/Synchronisations-Eingangs- und Ausgangsbuchsen, die parallelen und seriellen Schnittstellen, die Netzwerkschnittstelle und den Tastatureingang.In practice, the base frame of the generator comprises three rack space units and is 530 mm deep. It has a vertical counter mother plate, in which four "Double Euro Cards" 280 mm deep on the front and another two "Double Euro Cards" are inserted on the back. The four front cards include: the video signal output, memory array 1 , playback processor 6, and central processor. The two rear cards provide the driver and video / synchronization input and output sockets, the parallel and serial interfaces, the network interface and the keyboard input.
Die Elektronikeinheit umfaßt auch eine Energiequelle, zwei Standard-Plattenantriebe (einen 127 Mb-Hard Disc- und einen 3,5′′ Floppy Disk-Antrieb), plus einem wahlweisen 44 Mb Syquest Plattenantrieb mit abnehmbaren Platten, einer Synchronisier-Impulsgenerator (SPG)/Keyer und digitalen seriellen und parallelen Ausgängen zu CCIR Recommondations 601 und 656. Zwei "Video Grab"-Optionen sind ebenfalls verfügbar, eine, um Bilder in GBR oder Y/Pb/Pr plus Key einzugeben, die andere in 601 parallelen und seriellen Formaten.The electronics unit also includes one energy source, two Standard disk drives (one 127 Mb hard disc and one 3.5 ′ ′ floppy disk drive), plus an optional 44 Mb Syquest plate drive with removable plates, one Synchronizing pulse generator (SPG) / keyer and digital serial and parallel outputs to CCIR recommondations 601 and 656. Two "video grab" options are also available available, one to take pictures in GBR or Y / Pb / Pr plus Key to enter the other in 601 parallel and serial Formats.
Eine Tastatur 8 ist vorgesehen und bis zu 10 Tastaturen können in der Verwendung eines 75 Ohm-Standard Videokabels bis maximal 300 m vom Grundrahmen "daisy-chained" sein.A keyboard 8 is provided and up to 10 keyboards can be "daisy-chained" using a 75 ohm standard video cable up to a maximum of 300 m from the base frame.
Videoausgänge sind sowohl zum Editieren als auch zur Übertragung vorgesehen. Der Editierausgang eines Keyers 9 ist als GBR vorgesehen, während die Übertragung entweder für GBR oder für Y/Pb/Pr plus key konfiguriert sein kann. Video outputs are intended for both editing and transmission. The editing output of a keyer 9 is provided as a GBR, while the transmission can be configured either for GBR or for Y / Pb / Pr plus key.
Gesonderte, entsprechend zeitgesteuerte Synchronisier ausgänge, die von einer externen Synchronisierquelle oder vom internen Synchronisationsimpulsgenerator abgeleitet werden, sind ebenfalls zum Editieren und Übertragen vorge sehen. Zwei parallele Schnittstellen sind zusammen mit zwei intelligenten seriellen Schnittstellen vorgesehen, die für elektronische Nachrichtenraum-Anwendungsfälle für RS232- oder RS422-Betrieb konfiguriert sein können. Eine parallele Centronics-Schnittstelle kann mit einem Drucker verbunden sein, um Inhaltsverzeichnisse usw. auszudrucken. Eine Netz werkschnittstelle kann bis zu acht Knoten oder bis zu 64 Knoten mit externer Hardware handhaben. Basierend auf ARCNET ermöglicht es das Netzwerk, einzelne Blattdateien, Blätter, Bilder, Logos und Schrifttypen zwischen Maschinen übertragen werden.Separate, time-controlled synchronization outputs from an external synchronization source or derived from the internal synchronization pulse generator are also available for editing and transfer see. Two parallel interfaces are together with two intelligent serial interfaces provided for electronic newsroom use cases for RS232 or RS422 operation can be configured. A parallel Centronics interface can be connected to a printer to print out tables of contents etc. A network factory interface can be up to eight nodes or up to 64 Handle nodes with external hardware. Based on ARCNET allows the network to separate sheet files, sheets, Transfer images, logos and fonts between machines become.
Eine wahlweise "Genlock"-Farb SPG/Kodier 10- und Koppler 11-Anordnung liefert zwei getastete Ausgänge (einen mit einem Schutzbypass), zwei codierte Ausgänge, zwei gemischte Synchronisiereingänge mit Rundfunkqualität (wenn "genlocked", d. h., wenn auf ein externes Ausgangssignal getastet) und einen YC(S)-Ausgang. Ein wahlweiser digitaler Ausgang zu CCIR Recommondations 601 und 656 steht in zwei Versionen zur Verfügung: nur parallel (Übertragung und Key), und parallel und seriell. Die "Video Grab"-Möglichkeit steht für Eingangssignale von GBR-Y/Pb/Pr plus Key-Quellen oder für digitales Parallel/Serien-Format zur Verfügung.An optional "genlock" color SPG / coding 10 and coupler 11 arrangement provides two keyed outputs (one with a protective bypass), two coded outputs, two mixed synchronization inputs with broadcasting quality (if "genlocked", ie if on an external output signal) keyed) and a YC (S) output. An optional digital output for CCIR Recommondations 601 and 656 is available in two versions: only parallel (transmission and key), and parallel and serial. The "Video Grab" option is available for input signals from GBR-Y / Pb / Pr plus key sources or for digital parallel / series format.
Zeichen (oder andere graphische Daten), die vom System zu verarbeiten und/oder wiederzugeben sind, werden an der Tastatur 8 eingegeben, oder von der parallelen, seriellen oder Netzwerkschnittstelle in das System über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 12 ferneingegeben. Der Zeichen generator gibt die Zeichen (oder graphische Daten) in Anti- Aliasing-Form wieder, um visuelle Aliasing-Effekte, wie "Staircasing" (Treppenbildung) längs diagonaler Linien zu beseitigen. Dies geschieht zur Steuerung der Intensität der Pixels, die die Zeichen definieren, genauer als nur mit "ein" oder "aus". Geeigneterweise kann die Intensität jedes Pixels aus 256 verfügbaren Intensitätspegeln ausgewählt werden.Characters (or other graphic data) to be processed and / or reproduced by the system are entered on the keyboard 8 , or are remotely entered into the system by the parallel, serial or network interface into the system via an input / output unit 12 . The character generator reproduces the characters (or graphic data) in anti-aliasing form in order to eliminate visual aliasing effects, such as "staircasing" along diagonal lines. This is done to control the intensity of the pixels that define the characters, more precisely than just "on" or "off". Suitably, the intensity of each pixel can be selected from 256 available intensity levels.
Die wahrgenommene Zeichenqualität kann hauptsächlich durch zwei Kriterien beurteilt werden: die "Glätte" aller Linien und Kurven im Zeichen (z. B. Fehlen von "Treppenbildung"), und die visuelle Stabilität des Zeichens (z. B. Fehlen von Halbbildflickern). Der Generator kann daher eine Anti- Aliasing-Wirkung zwischen einzelnen Abtastzeilen bewirken, um visuelles Flickern zu vermeiden, das infolge des Zeilensprung-Bildwiederholprozesses auftreten kann, durch die ein TV-Bild erzeugt wird.The perceived character quality can be mainly due to two criteria are assessed: the "smoothness" of all lines and curves in the sign (e.g. lack of "stair formation"), and the visual stability of the sign (e.g. lack of Field flickering). The generator can therefore Effect aliasing between individual scan lines, to avoid visual flickering caused by the Interlace image repeat process can occur through which creates a TV picture.
Die Methode, durch die der Anti-Aliasing-Effekt durchgeführt wird, ist der Hauptfaktor, der die Qualität der ausgegebenen Zeichen steuert. Wie zuvor beschrieben, erfordert jedoch ein höherer Grad an Anti-Aliasing-Effekt längere Verarbeitungszeiten.The method by which the anti-aliasing effect is carried out is the main factor affecting the quality of the output Character controls. However, as previously described, requires a higher level of anti-aliasing effect longer Processing times.
Eine Standard-Anti-Aliasing-Technik besteht darin, das erforderliche Zeichen mit einer höheren Größe als erfor derlich, z. B. zweimal so groß wie die Endgröße), jedoch ohne Anti-Aliasing-Effekt zu bilden. Dieses Nicht-Anti-Aliasing- Hauptzeichen wird dann auf die erforderliche Größe verar beitet, indem es ein zweidimensionales Filter durchläuft. Entsprechend dem Beispiel der Erfindung ändert der 68030 Prozessor 7 die Kennlinien des Filters, das vom Zeichengenerator verwendet werden soll, entsprechend dem erforderlichen Reduktionsverhältnis des Masterzeichens zur geforderten Höhe, so daß unterschiedliche Qualitäten der Zeichen und damit unterschiedliche Geschwindigkeiten der Verarbeitung vom Anwender gewählt werden können. Z.B. kann der Anwender zwischen Zeichen hoher Qualität mit relativ niedriger Verarbeitungsgeschwindigkeit und Zeichen niedriger Qualität mit einer relativ hohen Verarbeitungsgeschwindig keit wählen.A standard anti-aliasing technique is to make the required character larger than required, e.g. B. twice as large as the final size), but without forming an anti-aliasing effect. This main non-anti-aliasing character is then processed to the required size by going through a two-dimensional filter. According to the example of the invention, the 68030 processor 7 changes the characteristics of the filter to be used by the character generator in accordance with the required reduction ratio of the master character to the required height, so that different qualities of the characters and thus different processing speeds can be selected by the user. For example, the user can choose between high quality characters with a relatively low processing speed and low quality characters with a relatively high processing speed.
Um dies durchführen zu können, muß der Generator wenigstens zwei Verarbeitungstechniken verfügbar haben. Zwei Verarbei tungstechniken, die unterschiedliche Verarbeitungsgeschwin digkeiten erfordern und Zeichen unterschiedlicher Qualitäten erzeugen, werden nun beispielsweise beschrieben:To do this, the generator must at least have two processing techniques available. Two processes processing techniques, the different processing speeds skills and signs of different qualities are now described, for example:
Bei einer ersten, relativ langsamen Technik wird ein zweidimensionales Gauß-Filter verwendet, um das Bild zu reduzieren und ein Zeichen hoher Qualität zu erzeugen. Nimmt man ein Reduktionsverhältnis R nach Höhe und Breite des Hauptzeichens zum Anti-Aliasing-Zeichen an, wird ein zweidimensionales Gauß-Filter der Größe von N Pixeln (Breite) durch M Zeilen (Höhe) verwendet, um eine gewichtete Summe über einen Bereich des Hauptzeichens zu erzeugen. Der Wert dieser gewichteten Summe an einem speziellen Punkt wird dazu verwendet, die Intensität des relevanten Pixels im Anti-Aliasing-Zeichen zu erzeugen. Das Filter wird alle R Pixels und R Zeilen auf das Hauptzeichen angewandt, um die erforderliche Anti-Aliasing-Zeichengröße zu erzeugen.In a first, relatively slow technique, a two-dimensional Gaussian filter used to image reduce and produce a high quality sign. Takes a reduction ratio R according to the height and width of the Main character to the anti-aliasing character is a two-dimensional Gaussian filter the size of N pixels (Width) by M lines (height) used to make a weighted Generate sum over a range of the main character. Of the Value of this weighted sum at a particular point used to adjust the intensity of the relevant pixel in the Generate anti-aliasing characters. The filter is every R Pixels and R lines are applied to the main character to make up the generate required anti-aliasing character size.
Insbesondere wird die gewichtete Summe W für ein Pixel am Punkt (x, y) im Anti-Aliasing-Zeichen wie folgt berechnet:In particular, the weighted sum W for a pixel on Point (x, y) in the anti-aliasing character calculated as follows:
wobei:
F(x, y) das Filtergewicht bei einer Abweichung (x, y) ist
(beachte, daß (0,0) die Mitte des Filters ist); und
M(x, y) der Pixel-Wert, bzw. die Intensität im Hauptzeichen
an der Stelle (x, y) ist. M(x, y) kann nur den Wert 0 oder 1
haben, was "aus" oder "ein" anzeigt.in which:
F (x, y) is the filter weight for a deviation (x, y) (note that (0,0) is the center of the filter); and
M (x, y) is the pixel value or the intensity in the main character at the position (x, y). M (x, y) can only have the value 0 or 1, which indicates "off" or "on".
Typischerweise gelten die folgenden Grenzen:Typically the following limits apply:
N, M RN, M R
um sicherzugstellen, daß alle Haupt-Pixels abgetastet werden, undto ensure that all major pixels are scanned become, and
M NM N
um dazu beizutragen, das Zeilensprung-Flickern zu redu zieren.to help reduce interlaced flicker adorn.
Das Gauß-Filtergewicht F bei x Pixeln und y Zeilen von der Mitte des Filters aus kann berechnet werden aus:The Gaussian filter weight F at x pixels and y lines from The center of the filter can be calculated from:
F(x,y) = k e⁻(π d)² F (x, y) = ke⁻ (π d) ²
wobei:
k eine Maßstabskonstante ist, die verwendet wird, um das
Gesamtfiltergewicht zu steuern;
e die Basis des natürlichen Logarithmus, und
d die durch eine Konstante c maßstäblich geänderte Strecke
von der Mitte des Filters zu der Postition bei x Pixeln und
y Zeilen von der Mitte des Filters ist, die gegeben ist
durch:in which:
k is a scale constant used to control the total filter weight;
e the base of the natural log, and
d the distance from the center of the filter to the position at x pixels and scaled by a constant c
y lines from the center of the filter, which is given by:
k ist eine Maßstabskonstante.k is a scale constant.
Unterschiedliche Zeilenqualitäten und unterschiedliche Ver arbeitungsgeschwindigkeiten können durch Änderung der obigen Konstanten R, M, N, k und c bewirkt werden.Different line qualities and different ver Working speeds can be changed by changing the above Constants R, M, N, k and c can be effected.
Eine zweite, relativ schnellere Technik (die typischerweise eine reduzierte Qualität liefert), ist eine Variante der ersten Technik und verwendet ein Flachfilter statt eines Gaußfilters. In diesem Falle hat jedes Filtergewicht den gleichen konstanten Wert f, d. h.:A second, relatively faster technique (which is typically provides a reduced quality) is a variant of first technique and uses a flat filter instead of one Gaussian filter. In this case, each filter weight has the same constant value f, d. H.:
F(x,y) = fF (x, y) = f
Bei dieser Technik sind die Werte für M und N typischerweise kleiner als die äquivalenten Werte unter Anwendung der ersten Technik.With this technique, the values for M and N are typical less than the equivalent values using the first technique.
Der Operator kann z. B. durch Verwendung der Tastatur 8 zwischen diesen Techniken wählen oder wahlweise zwischen weiteren Techniken, um einen gewünschten Ausgleich zwischen Verarbeitungsgeschwindigkeit und Zeichenqualität zu errei chen.The operator can e.g. B. by using the keyboard 8 choose between these techniques or alternatively between other techniques to achieve a desired balance between processing speed and character quality.
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