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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalen,
die eine Reihe von farbigen Bildern darstellen, wobei die farbigen
Bilder auf einer farbsequentiellen Anzeige anzuzeigen sind. Die
Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung und ein System zum Anzeigen
einer Reihe von Bildern auf einer farbsequentiellen Anzeige.
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Aus
dem Stand der Technik ist das Darstellen von Bildern einer Bildsequenz
durch Anzeigen separater Farbkomponenten von jedem Bild, insbesondere
Rot, Grün
und Blau, bekannt. Es bestehen unterschiedliche Ansätze zum
Anzeigen solcher separater Farbkomponenten. Im Wesentlichen ist
das Generieren von Farbe ein Kompromiss zwischen der räumlichen
und zeitlichen Auflösung
der Anzeige.
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Ein
erster Typ von Anzeigeeinrichtungen, wie Kathodenstrahlröhren-(Cathode-Ray Tube – CRT) oder
Flüssigkristallanzeige-Einrichtungen
(Liquid Crystal Display – LCD)
generieren und zeigen alle Farbkomponenten simultan an. Im Fall
der Farbkomponenten Rot, Grün
und Blau, zum Beispiel, werden Punkte roter, grüner und blauer Farbe simultan auf
den Bildschirm projiziert, was zur räumlichen Auflösung der
Anzeige beiträgt.
Aufgrund der simultanen Anzeige muss für jede Farbkomponente ein dedizierter
Hardwareteil verwendet werden.
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Ein
zweiter Typ von Anzeigen, wie Flüssigkristall
auf Silizium (Liquid Crystal on Silicon – LcoS) Anzeigen zeigen im
Gegensatz dazu Farbkomponenten von jedem Bild sequentiell an, z.B.
erst die Farbkomponente Rot, dann die Farbkomponente Grün und schließlich die
Farbkomponente Blau von jedem Bild. Die LCoS-Anzeige generiert somit
drei Mal Licht für
jeden einzelnen Punkt, was zur zeitlichen Auflösung der Anzeige beiträgt. Die
Bildrate der Farbkomponenten entspricht typischerweise drei Mal der
Bildrate der Reihe von Bildern, die darzustellen ist. Ein Vorteil
dieses Ansatzes ist, dass eine sehr hohe Auflösung bei relativ beschränkten Kosten
erreicht werden kann, da die gleiche Hardware sequentiell für jede Farbkomponente
verwendet werden kann.
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Herkömmlicherweise
stammen die Farbkomponentensignale für eine sequentielle Anzeige
von Farbkomponenten direkt vom Eingangssignal. Die sequentielle
Anzeige von Farbkomponenten führt
indes mit sich bewegenden Objekten in der Videoszene Bildfehler
ein. Da die einzelnen Farbkomponenten zu unterschiedlichen Zeitinstanzen
an gezeigt werden, kann nur eine der Farbkomponenten gemäß der ursprünglichen
Bewegungsbahn angezeigt werden. Wenn zum Beispiel die Rot-Signale
gemäß der ursprünglichen
Bewegungsbahn angezeigt werden, d.h. an der zu einem Anzeigezeitpunkt
korrekten Bildposition, verursacht die Abweichung der Grün- und Blau-Signale
von der ursprünglichen
Bewegungsbahn einen Bildfehler, der als „Color-Break-up"-Effekt bekannt ist.
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1 veranschaulicht
eine solche herkömmliche
Anzeige von Farbkomponenten von einer Bildsequenz. 1 ist
ein Diagramm, das die Position von einem Objekt in einem Bild über der
Bildnummer n veranschaulicht. Ein Pfeil im Diagramm zeigt die Bewegung
eines weißen
Balles in der Bildsequenz an. Der Ball wird für jedes Bild in eine grüne Farbkomponente
G, eine rote Farbkomponente R und eine blaue Farbkomponente B geteilt,
die sequentiell angezeigt werden. Wie gesehen werden kann, wird
die grüne
Farbkomponente immer an der richtigen Position des weißen Balles
angezeigt. Die roten und blauen Farbkomponenten werden für jedes Bild
an der gleichen Position des Bildes wie die Farbkomponente Grün dargestellt,
aber zu späteren
Zeitinstanzen, was als der vorhergehend genannte „Color-Break-up-Effekt" im angezeigten Video
sichtbar ist.
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Um
einen solchen Bildfehler zu vermeiden, wurde für farbsequentielle Anzeigeanwendungen vorgeschlagen,
eine Bewegungsschätzung
auf der Bildsequenz durchzuführen
und eine entsprechende Bewegungskompensation auf die Farbkomponenten im
primären
Farbraum anzuwenden. Gleichartige Techniken wurden bei Fernsehgeräten mit
Abtastratenkonvertierung angewendet und sind auch gut für die Anwendung
in farbsequentiellen Anzeigen geeignet. In einer unkomplizierten
Ausführung
muss die Bewegungskompensation bei zwei der drei Farbkomponenten
vorgenommen werden.
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2 veranschaulicht
eine Anzeige von Farbkomponenten von einer Bildsequenz mit einer solchen
Bewegungskompensation. 2 ist ein Diagramm, das erneut
die Position eines Objekts in einem Bild über der Bildnummer n darstellt,
in dem ein Pfeil eine Bewegung eines weißen Balles anzeigt. Die grüne Farbkomponente
G wird ohne Bewegungskompensation wie zuvor immer an der korrekten
Position des weißen
Balles angezeigt. Die rote Farbkomponente R und die blaue Farbkomponente
B werden für
jedes Bild wieder zu späteren
Zeitinstanzen dargestellt als die Farbkomponenten Grün. In diesem
Fall wurde indes die rote Farbkomponente R mit einem Bewegungsvektor
bewegungskompensiert, der für
die Zeitinstanz bestimmt wurde, zu der die entsprechende rote Farbkomponente
anzuzeigen ist, während
die blaue Farbkomponente B mit einem Bewegungsvektor bewegungskompensiert
wurde, der für
die Zeitinstanz, zu der die entsprechende Farbkompo nente Blau anzuzeigen
ist, bestimmt wurde. Der entsprechende Bewegungsvektor wird z.B. durch
Interpolation der Position des Balles zu den Zeitinstanzen der Darstellung
der Farbkomponenten Grün
bestimmt. Infolgedessen werden die rote Farbkomponente R und die
blaue Farbkomponente B immer an der korrekten Position des weißen Balles
angezeigt, was im Fall von Bewegung beinhaltet, dass das sich bewegende
Objekt für
jede Farbkomponente an einer anderen Bildposition angezeigt wird.
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Eine
Bewegungskompensation von mindestens einer Farbkomponente wurde
zum Beispiel in der internationalen Patentanmeldung WO 01/10131 A1
beschrieben. Das dargestellte Kompensationsschema bestimmt Bewegungsvektoren
für Bereiche oder
Objekte innerhalb eines Bildstreams, sagt die Objektposition für entsprechende
Darstellungszeiten von entsprechenden Farbkomponenten voraus, z.B. durch
Interpolation oder Extrapolation, und zeigt die entsprechenden Farbebenen,
die Bereiche oder Objekte an der vorausgesagten Position darstellen,
sequentiell an. Es wird auch vorgeschlagen, dass eine Entscheidung über eine
Referenzzeit für
die wichtigste Farbkomponente, z.B. Grün, zu einem Zeitpunkt getroffen
wird, an dem keine Bewegungskompensationsinterpolation erforderlich
ist.
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Bei
der hohen Bildrate von typischerweise 180 Hz und der gewöhnlich hohen
räumlichen
Auflösung
der Anzeige, sind die Ausführungskosten
von Funktionen, die zwei von drei Farbkomponenten kompensieren,
erheblich. Andererseits wird eine Bewegungskompensation von nur
einer einzigen Farbkomponente oft nicht zu einer zufrieden stellenden Verringerung
eines Bildfehlers führen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Darstellung von Hochqualitätsbildern
unter Verwendung einer farbsequentiellen Anzeigeeinrichtung bei
verringerten Kosten zu ermöglichen.
Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche definiert.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren vorteilhafte Ausführungsformen.
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Die
mindestens drei primären
Farbkomponenten können
zum Beispiel die primären
Farbkomponenten Rot, Grün
und Blau aber auch andere primäre
Farbkomponenten sein. Die mindestens drei primären Farbkomponenten können ferner
mehr als drei primäre
Farbkomponenten zur Verwendung mit einer Mehrfachprimäranzeige
umfassen. Der Farbraum, der sich von einem primären Farbraum unterscheidet,
kann insbesondere aber nicht ausschließlich ein Luminanz-/Chrominanzraum
oder ein gleichartiger, für
Mehrfachprimär-Farbkomponenten
definierter Raum sein. Die primären
Farbkomponenten, die für
ein entsprechendes Farbbild angezeigt werden, können entweder vollständig der
Reihe nach oder nur teilweise der Reihe nach angezeigt werden. Im
Fall von vier primären
Farbkomponenten zum Beispiel könnten
die ersten zwei der vier primären
Farbkomponenten simultan angezeigt werden und danach könnten die
zweiten zwei primären
Farbkomponenten der vier primären
Farbkomponenten simultan angezeigt werden.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass eine Darstellung eines Signals in einem anderen Farbraum
als dem primären
Farbraum weniger Bandbreite erfordern kann, als eine Darstellung
der gleichen wahrgenommenen Qualität im primären Farbraum. Das menschliche
visuelle System (Human Visual System – HVS) ist zum Beispiel sensibler
auf Luminanzfehler als auf Chrominanzfehler und aus diesem Grund
erfordert eine Darstellung eines Signals im Luminanz-/Chrominanzraum
weniger Bandbreite als eine Darstellung der gleichen wahrgenommenen
Qualität
im primären
Farbraum. Zum Beispiel wird für
eine Hochqualitäts-YUV-Signalverarbeitung allgemein
ein 4:2:2 Abtastraster empfohlen, während RGB-Verarbeitung ein
4:4:4 Abtastraster erfordert. Andererseits ist es notwendig, eine
Kompensation von Bewegung im primären Farbraum zu erhalten. Es wird
daher vorgeschlagen, dass die Bewegungskompensation von Daten in
einem anderen Farbraum durchgeführt
wird als dem primären
Farbraum und dass die erhaltenen Signale dann für die Anzeige in den primären Farbraum
konvertiert werden.
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Es
ist ein Vorteil der Erfindung, dass sie eine einfachere und aus
diesem Grund kostengünstigere Bewegungskompensation
ermöglicht,
während
die Vorteile im wahrgenommenen Bild beibehalten werden.
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Die
typische Verwendung der Erfindung erfolgt im primären Farbraum.
In diesem Fall, d.h., wenn die empfangenen Signale, die eine Reihe
von farbigen Bildern darstellen, Farbkomponenten von dieser Reihe
von Farbbildern bilden, werden die Farbkomponenten zuerst in den
Farbraum konvertiert, der sich vom primären Farbraum unterscheidet, bevor
die Bewegungskompensation auf die sich ergebenden Signale im Farbraum,
der sich vom primären
Farbraum unterscheidet, angewendet wird. In einigen Anwendungen
können
Signale im Farbraum, der sich vom primären Farbraum unterscheidet,
bereits im System verfügbar
sein und eine dedizierte Konvertierung für die Bewegungskompensation
ist nicht erforderlich.
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Eine
Bewegungskompensation basiert allgemein auf einer Bewegungsschätzung, die
an irgendeinem Ort oder in irgendeinem Farbraum vorgenommen werden
kann. Für
den Fall, in dem der Farbraum, der sich vom primären Farbraum unterscheidet,
der Luminanz-/Chrominanzraum ist, wird die Bewegung vorzugsweise
nur ausge hend vom Luminanzsignal geschätzt, während die Farbinformationen
im Signal im Schätzungsteil
der Verarbeitung vernachlässigt
werden. Im wirtschaftlichsten Ansatz wird die Bewegungskompensation
basierend auf der geschätzten
Bewegung ferner nur für
die Luminanz vorgenommen. Die bewegungskompensierten Luminanzinformationen
und die nicht bewegungskompensierten Chrominanzinformationen werden
dann in die erforderlichen Farbkomponenten konvertiert, z.B. mittels
einer Matrix. Da das HVS empfindlicher auf Fehler in der Luminanz
als auf Fehler in der Chrominanz ist, bringt die Bewegungskompensation
der Luminanz die meisten wahrgenommenen Bildverbesserungen ein,
derart, dass die Bewegungsabbildung von Chrominanz in ihrer Qualität reduziert
werden kann. Da dies weniger Bewegungskompensation auf Chrominanzsignalen
ergibt, wird eine Kostenersparnis erreicht.
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Die
Chrominanzsignale können
indes auch im Luminanz-/Chrominanzraum basierend auf der geschätzten Bewegung
ausgehend vom Luminanzsignal oder basierend auf einer geschätzten Bewegung
ausgehend von den Chrominanzsignalen ausgeglichen werden. Sogar
in diesem Fall ist die Bewegungskompensation im Luminanz-/Chrominanzraum einfacher
als im primären
Farbraum, weil die Bandbreite im primären Farbraum größer ist.
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Der
Ausgleich kann separat für
jede Anzeigeinstanz der primären
Farbkomponenten durchgeführt
werden, ähnlich
wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dadurch wird mindestens
ein Teil des Farbraums, der sich vom primären Farbraum unterscheidet,
z.B. mindestens die Luminanz in einem Luminanz-/Chrominanzfarbraum,
zur Zeitinstanz, zu der die primären
Farben für
die Anzeige benötigt
werden, gültig
gemacht.
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Ferner
ist es möglich,
mindestens einen Teil des Farbraums, der sich vom primären Farbraum
nur für
eine einzige zeitliche Instanz unterscheidet, z.B. für die wichtigste
zeitliche Instanz, auszugleichen. Zum Beispiel können die Chrominanzsignale
oder sogar der vollständige
Satz von Luminanz-/Chrominanzsignalen im Luminanz-/Chrominanzfarbraum nur
für eine
einzige zeitliche Instanz kompensiert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden Bewegungsvektoren von einer einzigen Bewegungsschätzungsoperation
für jedes
aufeinander folgende Paar von Bildern für die Bewegungskompensation
abgeleitet, und diese Bewegungsvektoren werden für die entsprechenden angezeigten
Farbkomponenten auf die korrekten zeitlichen Instanzen angewendet.
Obgleich ein kleiner Fehler gemacht wird, wird eine erhebliche Kostenersparnis
erzielt, indem nur eine einzige Bewegungsschätzung durchgeführt wird.
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Wenn
die Bewegungsvektoren von einer einzigen Bewegungsschätzungsoperation
für jedes
aufeinander folgende Paar von Bildern abgeleitet werden, wird die
Bewegungskompensation auf vorteilhafte Weise für mehrere Bilder in einem einzigen Durchgang
durchgeführt.
Für die
meisten bewegungskompensierten zeitlichen Interpolationsalgorithmen
sind sowohl die bewegungskompensierten als auch die nicht bewegungskompensierten
Daten erforderlich. Aus diesem Grund werden die gleichen nicht bewegungskompensierten
Daten für
beide Ausgabebilder verwendet. Eine erhebliche Ersparnis beim Datenzugriff
wird erzielt, wenn diese zwei Bilder in einem einzigen Durchgang
generiert werden.
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Wenn
der Farbraum, der sich vom primären Farbraum
unterscheidet, der Luminanz-/Chrominanzraum ist, und, wenn die Chrominanzsignale auch
im Luminanz-/Chrominanzraum
bewegungskompensiert werden sollen, ist die Anzahl von zeitlichen
Instanzen der bewegungskompensierten Chrominanzsignale im Vergleich
zur Anzahl von zeitlichen Instanzen des bewegungskompensierten Luminanzsignals
reduziert.
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Wenn
nur das Luminanzsignal bewegungskompensiert werden soll, werden
die Chrominanzsignale vorzugsweise mittels einer Medianfilteroperation unter
Verwendung von nicht bewegungskompensierten Abtastwerten von einem
vorhergehenden Bild, nicht bewegungskompensierten Abtastwerten von
einem gegenwärtigen
Bild und einem Wert, der die Abwesenheit von Farbe anzeigt, berechnet.
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Wenn
die empfangenen Signale Signale gemäß Zeilensprungverfahren (Interlaced-Signale) sind,
wird eine Zeilenentflechtung (Deinterlacing) der Signale vorzugsweise
im Luminanz-/Chrominanzraum vorgenommen. Vorteilhafterweise wird
diese Zeilenentflechtung mit aus einer Bewegungsschätzung abgeleiteten
Bewegungsvektoren bewegungskompensiert.
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Die
Erfindung kann in irgendeiner Vorrichtung oder in irgendeinem System
verwendet werden, die/das eine farbsequentielle Anzeige verwendet, z.B.
ein Fernsehgerät.
Die farbsequentielle Anzeige kann, muss aber nicht Teil einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung
sein.
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Die
Erfindung kann in Hardware oder als ein Softwareprogramm ausgeführt werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
die Wiederverwendung von bestehenden Algorithmen und Ausführungen
von Videoformatkonvertierungen, wie Abtastratenkonvertie rung in
bestehenden Fernsehsystemen, für
die Anwendung in farbsequentiellen Anzeigen, wenn Bewegungsvektoren
nur für
ein Luminanzsignal geschätzt
werden.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die
hierin unter Berücksichtigung
der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen erläutert und
ersichtlich werden.
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1 ist
ein Diagramm, das die Anzeige von Farbkomponenten von einem Video
in einem herkömmlichen
farbsequentiellen Anzeigesystem ohne Bewegungskompensation veranschaulicht;
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2 ist
ein Diagramm, das die Anzeige von Farbkomponenten von einem Video
in einem herkömmlichen
farbsequentiellen Anzeigesystem mit Bewegungskompensation veranschaulicht;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines farbsequentiellen Anzeigesystems, in dem
eine erste Ausführungsform
der Erfindung ausgeführt
wird;
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4 ist
ein Blockdiagramm eines farbsequentiellen Anzeigesystems, in dem
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung ausgeführt
wird;
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5 veranschaulicht
einen ersten Typ von Bewegungskompensation, der in dem System von 3 oder 4 verwendet
werden kann; und
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6 veranschaulicht
einen zweiten Typ von Bewegungskompensation, der in dem System von 3 oder 4 verwendet
werden kann.
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3 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines farbsequentiellen Anzeigesystems,
z.B. ein Fernsehgerät,
in dem eine erste Ausführungsform der
Erfindung ausgeführt
wird. Das System 1 umfasst ein Verarbeitungsbauelement 2 und
ein farbsequentielles Anzeigebauelement 3.
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Das
Verarbeitungsbauelement 2 umfasst einen ersten Matrixteil 4,
der gleichzeitig den empfangenden Teil des Verarbeitungsbauelements 2 zum Empfangen
von RGB-Signalen bildet. Die erste Matrix 4 hat einen Y-Ausgang
und einen U/V-Ausgang.
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Der
Y-Ausgang des ersten Matrixteils 4 ist über einen ersten Komprimierungsteil 5 mit
dem entsprechenden Eingang eines ersten Speichers MEM 6,
eines Bewegungsschätzungsteils
ME 7 und eines ersten Bewegungskompensationsteils MC 8 verbunden.
Ein Ausgang des ersten Speichers 6 ist mit einem weiteren
Eingang des Bewegungsschätzungsteils 7 und
einem weiteren Eingang des Bewegungskompensationsteils 8 ver bunden.
Ein Ausgang des Bewegungsschätzungsteils 7 ist
mit einem dritten Eingang des ersten Bewegungskompensationsteils 8 verbunden.
Ein Ausgang des ersten Bewegungskompensationsteils 8 ist
mit einem ersten Eingang eines zweiten Matrixteils 9 verbunden.
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Der
U/V-Ausgang des ersten Matrixteils 4 ist über einen
zweiten Komprimierungsteil 10 mit dem entsprechenden Eingang
eines zweiten Speichers MEM 11 und eines zweiten Bewegungskompensationsteils
MC 12 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Speichers 11 ist
mit einem weiteren Eingang des zweiten Bewegungskompensationsteils 12 verbunden.
Ein Ausgang des Bewegungsschätzungsteils 7 ist
mit einem dritten Eingang des zweiten Bewegungskompensationsteils 12 verbunden.
Ein Ausgang des zweiten Bewegungskompensationsteils 12 ist
mit einem zweiten Eingang des zweiten Matrixteils 9 verbunden.
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Wenn
eine Sequenz von Farbbildern durch das Anzeigebauelement 3 darzustellen
ist, müssen rote
R, grüne
G und blaue B Farbkomponenten RGB der Bildsequenz für das Anzeigebauelement 3 bereitgestellt
werden. Aufeinanderfolgende Farbbilder sind in einem ersten Zeitintervall
zeitlich eingeteilt, wobei die Nummer eines entsprechenden Bildes
durch ein n gekennzeichnet ist. Verfügbare Farbkomponenten RGB der
Bildsequenz werden als erstes in den ersten Matrixteil 4 eingegeben.
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Der
erste Matrixteil 4 konvertiert die empfangenen Farbkomponenten
RGB durch eine Matrixoperation auf eine bekannte Weise in Luminanz-
und Chrominanzsignale YUV. Die Konvertierung umfasst eine Abkonvertierung
zum Erhalten einer reduzierten Bandbreite. Spezifischer ausgedrückt, ist
das Abtastraster der Farbkomponenten RGB 4:4:4, während das
Abtastraster für
die YUV-Signale 4:2:2 ist. Dass heißt, die Auflösung der
Chrominanzsignale entspricht nur der Hälfte der Auflösung des
Luminanzsignals und der Hälfte
der Auflösung
von jeder der ursprünglichen
RGB-Komponenten. Alternativ könnten die
YUV-Signale bereits im System verfügbar sein.
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Die
Farbkomponenten RGB von jedem Bild sind durch das Anzeigebauelement 3 aufeinander folgend
in gleichen, vorbestimmten zweiten Zeitintervallen anzuzeigen, wobei
das zweite Zeitintervall typischerweise 1/3 des ersten Zeitintervalls
ist. Des Weiteren ist die Anzeigereihenfolge der Farbkomponenten
für jedes
Bild typischerweise Grün-Rot-Blau. Das Luminanzsignal
Y wird dementsprechend durch den ersten Komprimierungsteil 5 zeitkomprimiert
und verzögert
und die Chrominanzsignale UV werden dementsprechend durch den zweiten
Komprimierungsteil 10 zeitkomprimiert und verzögert.
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Das
Luminanzsignal Y für
das Bild n, das durch den ersten Komprimierungsteil 5 ausgegeben wird,
wird für
den ersten Speicher 6, den Bewegungsschätzungsteil 7 und den
ersten Bewegungskompensationsteil 8 bereitgestellt, während die
Chrominanzsignale UV für
das Bild n, die durch den zweiten Komprimierungsteil 10 ausgegeben
werden, für
den zweiten Speicher 11 und den zweiten Bewegungskompensationsteil 10 bereitgestellt
werden. Gleichzeitig stellt der erste Speicher 6 das gespeicherte
Luminanzsignal Y für
das vorhergehende Bild n-1 für
den Bewegungsschätzungsteil 7 und
den ersten Bewegungskompensationsteil 8 bereit. Ferner
stellt der zweite Speicher 11 die gespeicherten Chrominanzsignale
UN für
das vorhergehende Bild n-1 für
den zweiten Bewegungskompensationsteil 12 bereit. Basierend
auf den empfangenen Signalen schätzt
der Bewegungsschätzungsteil 7 die
Bewegung von einem entsprechenden Bild zum nächsten, d.h. zwischen Bild
n-1 und Bild n. Die Zeitinstanzen, zu denen die grünen Farbkomponenten
der Bildsequenz anzuzeigen sind, werden als Referenzzeit, d.h. als Zeitinstanzen
der Bilder n-1 und n, ausgewählt.
Der Bewegungsschätzungsteil 7 berechnet
des Weiteren Bewegungsvektoren vec für alle Teile eines Bildes, z.B.
durch Interpolation. Die Bewegungsvektoren zeigen die Bewegung in
unterschiedlichen Teilen eines Bildes, die erfolgt sein sollte,
wenn vom Bild n-1 bis zu einer spezifischen Zeitinstanz zwischen
den Zeitinstanzen der zwei Bilder n-1 und n, zwischen denen die
entsprechende Bewegung geschätzt
wurde, fortgefahren wird. Für
die roten und blauen Komponenten des Luminanzsignals Y werden gemeinsame oder
separate Bewegungsvektoren bestimmt, wie als Beispiel unten mit
mehr Details beschrieben werden wird. Die bestimmten Bewegungsvektoren
vec werden dann durch den Bewegungsschätzungsteil 7 für den ersten
Bewegungskompensationsteil 8 und den zweiten Bewegungskompensationsteil 12 bereitgestellt.
Alternativ könnten
die Bewegungsvektoren auch durch die Bewegungskompensationsteile 8 und 12 basierend
auf vom Bewegungsschätzungsteil 7 empfangenen
Bewegungsinformationen berechnet werden.
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Da
die Zeitinstanzen, zu denen die grünen Farbkomponenten der Bildsequenz
anzuzeigen sind, als Referenzzeit ausgewählt werden, leitet der erste Bewegungskompensationsteil 8 das
empfangene Luminanzsignal Y für
ein Bild n-1 ohne Bewegungskompensation als Signal Yg an den ersten
Eingang des zweiten Matrixteils 9 weiter. Der zweite Bewegungskompensationsteil 12 leitet
auf die gleiche Weise die empfangenen Chrominanzsignale UV für ein Bild
n-1 ohne Bewegungskompensation als Signal UVg an den zweiten Eingang
des zweiten Matrixteils 9 weiter. Yg erbringt das Luminanzsignal
zur zeitlichen Instanz der grünen
Komponente und UVg erbringt die Chrominanzsignale zur zeitlichen
Instanz der grünen Komponente.
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Die
Bewegung des ersten Bewegungskompensationsteils 8 gleicht
des Weiteren das empfangene Luminanzsignal Y für das Bild n-1 basierend auf den
empfangenen Bewegungsvektoren vec separat für die rote und blaue Komponente
des Luminanzsignals Y aus. Der erste Bewegungskompensationsteil 8 stellt
dann das bewegungskompensierte Yr des Luminanzsignals Y und das
bewegungskompensierte Yb des Luminanzsignals Y für den ersten Eingang des zweiten
Matrixteils 9 bereit. Yr liefert das Luminanzsignal der
zeitlichen Instanz der roten Komponente. Auf die gleiche Weise erbringt
Yb das Luminanzsignal zur zeitlichen Instanz der blauen Komponente.
Die Bewegung des zweiten Bewegungskompensationsteils 12 gleicht
die empfangenen UV-Signale für
das Bild n-1 basierend auf dem/den empfangenen Bewegungsvektor oder
Vektoren vec separat für die
rote und blaue Komponente des Chrominanzsignals UV aus. Der zweite
Bewegungskompensationsteil 12 stellt dann das bewegungskompensierte
UVr des Chrominanzsignals UV und das bewegungskompensierte UVb des
Chrominanzsignals UV für
den zweiten Eingang des zweiten Matrixteils 9 bereit. UVr liefert
das Chrominanzsignal zur zeitlichen Instanz der roten Komponente.
Auf die gleiche Weise liefert UVb das Chrominanzsignal zur zeitlichen
Instanz der blauen Komponente.
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Der
zweite Matrixteil 9 konvertiert die empfangenen YUV-Signale
durch eine Matrixoperation in bewegungskompensierte Farbkomponenten
RGB mit einem Abtastraster von 4:4:4. Die bewegungskompensierten
Farbkomponenten RGB werden dann für die farbsequentielle Anzeigekomponente 3 bereitgestellt,
die die empfangenen RGB-Farbkomponenten
aufeinander folgend auf eine bekannte Weise auf einen Bildschirm
projiziert.
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Da
die Bandbreite im YUV-Raum kleiner ist als im primären Farbraum,
wird das erforderliche Maß an
Verarbeitung im Vergleich zur bekannten Bewegungskompensation im
primären
Farbraum reduziert. Ferner ist eine Bewegungsschätzung nur am Luminanzsignal
erforderlich.
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Es
ist zu verstehen, dass die Komprimierung auch auf die Farbkomponenten
RGB angewendet werden könnte,
bevor sie in den ersten Matrixteil 4 eingegeben werden.
Dies würde
indes drei Feldspeicher erfordern, während es möglich ist, nahezu das gleiche
Ergebnis mit nur zwei Feldspeichern 5, 10 zu erreichen,
die wie in 3 angezeigt eingerichtet sind.
Das Durchführen
der Komprimierung im Luminanz-/Chrominanzbereich ist daher effizienter.
Des Weiteren ist es von einem funktionalen Gesichtspunkt ausgesehen
einfach möglich,
die Komprimierung erst nach der Bewegungskompensation durchzuführen oder
sogar die Komprimierung und die Farbkomponenten RGB, die durch den
zweiten Matrixteil 9 ausgegeben werden, anzuwenden. Dies würde jedoch
die Anzahl von erforderlichen Speichern weiter erhöhen.
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4 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines farbsequentiellen Anzeigesystems,
z.B. ein Fernsehgerät,
in dem eine zweite Ausführungsform der
Erfindung ausgeführt
wird. Die zweite Ausführungsform
ermöglicht
sogar noch eine weitere Verringerung der erforderlichen Verarbeitung.
Für entsprechende
Bauelemente wurden die gleichen Bezugszeichen wie in 3 verwendet.
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Die
Struktur des farbsequentiellen Anzeigesystems 1 von 4 ist
identisch mit der Struktur des farbsequentiellen Anzeigesystems 1 von 3,
außer,
dass der Ausgang des zweiten Komprimierungsteils 10 direkt
mit dem zweiten Eingang des zweiten Matrixteils 9 verbunden
ist. Der zweite Speicher 11 und der zweite Bewegungskompensationsteil 12 fehlen.
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Die
Arbeitsweise der übrigen
Bauelemente ist gleich wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Der
zweite Matrixteil 9 empfängt demnach bewegungskompensierte
Luminanzsignale Yr, Yb und Yg wie zuvor und zusätzlich nicht bewegungskompensierte
Chrominanzinformationen U/V anstatt von bewegungskompensierten Chrominanzsignalen UVr,
UVb und UVg. Der zweite Matrixteil 9 konvertiert die empfangenen
Informationen durch eine Matrixoperation in die erforderlichen RGB-Farbkomponenten.
Die sich ergebenden RGB-Farbkomponenten werden erneut für die Anzeigekomponente 3 zur
Anzeige bereitgestellt.
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Da
das menschliche visuelle System am empfindlichsten auf Luminanzbildfehler
ist, können erhebliche
Kostenersparnisse durch Beseitigen der Chrominanzbewegungskompensation
wie im System von 4 erzielt werden, ohne starke
wahrgenommene Bildfehler einzuführen.
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Die
Bewegungsschätzung
und -kompensation kann in beiden Systemen wie aus dem Stand der Technik
bekannt durchgeführt
werden, z.B. wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 2 dargelegt. Zum
Beispiel werden im Fall, in dem angenommen wird, dass die grüne Farbkomponente
an der korrekten Position angezeigt wird, dedizierte Bewegungsvektoren
für die
Zeitinstanz des Anzeigens der roten Farbkomponente und der blauen Farbkomponente bestimmt.
Die entsprechenden zugeordneten Bewegungsvektoren werden dann für die Kompensation der
roten Komponente des Luminanzsignals Y und der blauen Komponente
des Luminanzsignals Y verwendet.
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Alternativ
werden alle Bewegungsvektoren von einer einzigen Bewegungsschätzungsoperation für jedes
aufeinander folgende Paar von Bildern n-1 und n, d.h. für eine einzige
Zeitinstanz zwischen den Zeitinstanzen der zwei Bilder n-1 und n,
abgeleitet. Die Bewegungsvektoren werden dann für die Bewegungskompensation
zu den korrekten zeitlichen Instanzen für die entsprechenden Komponenten
des Luminanzsignals Y und, im System von 3, der Chrominanzsignale
UV, angewendet.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Bewegungsschätzung und -kompensation in
den Systemen von 3 und 4 auf dem
Ausgangsbildratenraum durchgeführt
wird. Aus diesem Grund können
die Bewegungsvektoren für
den Zeitpunkt, zu dem sie benötigt
werden, gültig
sein und für
die beiden Zeitinstanzen Yr und Yb optimiert werden. Im Optimieren
der Vektoren für
eine einzige zeitliche Instanz und in ihrer Verwendung zu mehreren
Instanzen besteht kein wesentlicher Vorteil.
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Die
Verwendung von einem einzigen Satz von Vektoren für mehrere
Zeitinstanzen ist von größerem Interesse,
wenn die Bewegungsvektoren außerhalb
des Systems von 3 oder 4 berechnet
werden, z.B. zu Zeilenentflechtungszwecken oder wenn eine bestehende
IC (Integrated Circuit – integrierte
Schaltung) für
Bewegungskompensations-Videoformatkonvertierung
verwendet wird, um die Bewegungsvektoren bereitzustellen. In solchen Fällen können die
Bewegungsvektoren zu einer einzigen Zeitinstanz gültig sein,
zum Ausgangsratenraum aufkonvertiert und für mehrere Instanzen verwendet
werden. Obgleich bei diesem Ansatz ein kleiner Fehler gemacht wird,
kann eine erhebliche Kostenersparnis erzielt werden, indem in diesen
Fällen nur
eine einzige Bewegungsschätzung
durchgeführt wird.
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5 veranschaulicht
als Beispiel eine erste Möglichkeit
der Verwendung eines einzigen Satzes von Bewegungsvektoren für jedes
Bild. 5 ist ein Diagramm, in dem eine erste vertikale
Linie die Zeitinstanz eines ersten Bildes n-1, angezeigt durch Y[n-1], darstellt, und
in der einen zweiten vertikalen Linie die Zeitinstanz eines zweiten
Bildes n, angezeigt durch Y[n], darstellt. Die angezeigten Zeitinstanzen
Y[n-1] und Y[n] entsprechen den Zeitinstanzen der Anzeige der grünen Komponenten
des Luminanzsignals Y für
die Bilder n-1 und n. Die Zeitinstanzen der Anzeige der grünen Komponenten
werden daher als Referenzzeitinstanzen verwendet und keine Bewegungskompensation
wird auf den grünen Komponenten
der YUV-Signale ausgeführt.
Eine erste Linie mit den Pfeilen 51 stellt einen Bewegungsvektor
bei einer bestimmten Bildposition dar. Dieser Vektor wurde durch
einen Bewegungsschätzungsteil berechnet.
Wie in 5 gezeigt, ist der Vektor 51 zu einer
bestimmten Zeitinstanz T gültig,
für die
er berechnet wurde, im vorliegenden Beispiel auf halbem Wege zwischen
den Zeitinstanzen der Bilder Y[n-1] und Y[n]. Für die Berechnung der Signale
Yr und Yb sind Bewegungsvektoren an ihren entsprechenden Zeitinstanzen
erforderlich. Im vorgestellten Beispiel, wird der Wert des Bewegungsvektors 51 für das Signal
Yr als Vektor 52 angewendet und es wird für das Signal
Yb als Vektor 53 angewendet. Auf diese Weise wird ein einziger
Bewegungsvektor vom Schätzungsteil
verwendet, um sowohl das Signal Yr als auch das Signal Yb zu berechnen.
Obgleich dies einen kleinen Fehler einführt, sind die wahrgenommenen
Bildfehler allgemein gut akzeptabel.
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6 veranschaulicht
als Beispiel eine zweite Möglichkeit
der Verwendung eines einzigen Satzes von Bewegungsvektoren für jedes
Bild. 6 ist wieder ein Diagramm, in dem eine erste vertikale
Linie die Zeitinstanz eines ersten Bildes n-1, angezeigt durch Y[n-1],
darstellt, und in der einen zweiten vertikalen Linie die Zeitinstanz
eines zweiten Bildes n, angezeigt durch Y[n], darstellt. Die angezeigten
Zeitinstanzen Y[n-1] und Y[n] entsprechen den Zeitinstanzen der
Anzeige der grünen
Komponenten des Luminanzsignals Y für die Bilder n-1 und n. Die
Zeitinstanzen der Anzeige der grünen
Komponenten werden somit als Referenzzeitkomponenten verwendet und keine
Bewegungskompensation wird auf den grünen Komponenten der YUV-Signale
durchgeführt.
Eine erste Linie mit den Pfeilen 61 stellt einen Bewegungsvektor
an einem bestimmten Bildstandort dar. Dieser Vektor wurde durch
ein Bewegungsschätzungsteil berechnet.
Wie in der Fig. gezeigt, ist der Vektor 61 zu einer bestimmten
Zeitinstanz T gültig,
für die
er berechnet wurde. Der Bewegungsschätzungsteil wird derart gesteuert,
dass der Vektor für
die zeitliche Instanz des Signals Yr gültig ist. Für die Berechnung des Signals
Yb ist ein Bewegungsvektor bei seiner entsprechenden Zeitinstanz
erforderlich. In diesem Beispiel wird der Wert des Bewegungsvektors 61 als Vektor 62 auch
für das
Signal Yb angewendet. Auf diese Weise wird ein einziger Bewegungsvektor
vom Bewegungsschätzungsteil
verwendet, um sowohl das Signal Yr als auch das Signal Yb zu berechnen. Der
Vektor ist für
das Signal Yr korrekt aber für
das Signal Yb wird ein kleiner Fehler eingeführt. Da das Signal Yb weniger
zur wahrgenommenen Bildqualität beiträgt als das
Signal Yr, ergibt dieser Ansatz allgemein eine bessere wahrgenommene
Bildqualität
als der Ansatz, der in 5 vorgestellt wird.
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In
beiden Ansätzen
wird ein einziger Satz von Bewegungsvektoren von einem Bewegungsschätzungsteil,
wie dem Bewegungsschätzungsteil 7,
in einem Bewegungskompensationsteil, wie dem Bewegungskompensationsteil 8,
angewendet, um Luminanzsignale zu den zeitlichen Instanzen von sowohl
den roten als auch den blauen Komponenten zu berechnen. Im System
von 3 wird der bestimmte Satz von Bewegungsvektoren
zusätzlich
im zweiten Bewegungskompensationsteil 12 verwendet, um Chrominanzsignale
zu den zeitlichen Instanzen von sowohl den roten als auch den blauen
Komponenten zu berechnen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung nur eine Auswahl von verschiedenen möglichen
Ausführungsformen
der Erfindung bilden. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorhergehend
genannten Ausführungsformen
die Erfindung veranschaulichen anstatt sie einzuschränken, und
dass Fachleute in der Lage sein werden, viele alternative Ausführungsformen
zu konstruieren, ohne den Anwendungsbereich der angefügten Ansprüche zu verlassen.
In den Ansprüchen
sollten Bezugszeichen in Klammern nicht als die Erfindung einschränkend aufgefasst
werden. Das Wort „umfassen" schließt nicht
das Vorhandensein von anderen Elementen oder Schritten als diejenigen,
die in einem Anspruch aufgelistet werden, aus. Das Wort „ein" oder „eine", das einem Element
vorausgeht, schließt
nicht das Vorhandensein von mehreren von solchen Elementen aus.
Die Erfindung kann mittels Hardware, die verschiedene getrennte
Elemente umfasst, und mittels eines geeignet programmierten Computers
ausgeführt
werden. Im Vorrichtungsanspruch, der verschiedene Mittel aufzählt, können verschiedene
dieser Mittel durch ein und dasselbe Hardwareelement ausgeführt werden. Die
einfache Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in gegenseitig unterschiedlichen
abhängigen
Ansprüchen
vorgetragen werden, zeigt nicht an, dass eine Kombination dieser
Maßnahmen
nicht vorteilhaft verwendet werden kann.