DE602004006102T2

DE602004006102T2 - Anordnung zur erzeugung eines 3d videosignals

Info

Publication number: DE602004006102T2
Application number: DE602004006102T
Authority: DE
Inventors: Burkhard c/o Philips Intellectual Pr LAUE; Nils c/o Philips Intellectual LAHANN
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Entropic Communications LLC
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2024-03-06
Also published as: US20060187325A1; US7880784B2; EP1606954B1; JP4489760B2; DE602004006102D1; ATE360962T1; JP2006520564A; EP1606954A1; WO2004082296A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen eines 3D-Videosignals, das einen 3D-Effekt erzeugt, wenn es auf einem Bildschirm angezeigt wird, aus einem Eingangs-Videosignal, das sich aus Vollbildern zusammensetzt. Jedes Vollbild weist ein ungeradzahliges Halbbild und ein geradzahliges Halbbild auf. Um den 3D-Effekt zu erzeugen und das 3D-Videosignal zu erzeugen werden abwechselnd ein geradzahliges Halbbild n und ein ungeradzahliges Halbbild n – 1 angezeigt. Anschließend werden die jeweils nächsten Halbbilder, d.h. ein geradzahliges Halbbild n + 1 und ein ungeradzahliges Halbbild n, abwechselnd angezeigt. Natürlich kann dieses Anzeigen auch in umgekehrter Weise erfolgen, d.h. zum Beispiel ein geradzahliges Halbbild n – 1 und ein ungeradzahliges Halbbild n können sich abwechseln.
Im Fall eines solchen abwechselnden Anzeigens von zwei Halbbildern aus zwei aufeinanderfolgenden Vollbildern ist der 3D-Effekt relativ klar, da sich bewegende Objekte, die sich relativ nah an der Kamera befinden, eine höhere Winkelgeschwindigkeit aufweisen als Objekte, die weiter entfernt sind. Im Ergebnis werden sich bewegende Objekte optisch hervorgehoben und ein 3D-Effekt wird erzeugt.
Das US-Patent 5682437 offenbart eine Anordnung, die Halbbilder aus zwei verschiedenen Vollbildern nutzt, um solch einen 3D-Effekt zu erzeugen.
Das US-Patent 5717416 offenbart ein Anzeigesystem, das einen 3D-Effekt aus einem 2D-Signal erzeugt, indem ein Videostrom (ungeradzahlige oder geradzahlige Halbbilder) bezogen auf den anderen verzögert wird.
Das US-Patent 5396890 offenbart die Nutzung eines Scankonverters zum Erzeugen eines 3D-Stroms aus einem 2D-Strom, jedoch in einer anderen Weise als vorstehend beschrieben.
Der Nachteil der bekannten Anordnungen zum Erzeugen eines 3D-Effekts in herkömmlichen 2D-Videosignalen ist, dass, um den 3D-Effekt zu erzeugen, erhebliche zusätzliche Hardware eingesetzt werden muss, einschließlich zumindest einiger Halbbildspeicher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der vorgenannten Art zu spezifizieren, die es im Hinblick auf Fernsehgeräte, die Scankonverter umfassen, ermöglicht, die Komplexität der Erzeugung des 3D-Videosignals erheblich zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Scankonverter sind in vielen Fällen in Fernsehgeräten vorgesehen, um die Halbbildfrequenz zu verdoppeln oder zu erhöhen. Zum Beispiel wird ein Videosignal mit einer Halbbildfrequenz von 50 Hz in ein Videosignal mit einer Halbbildfrequenz von 100 Hz umgewandelt. Ein solcher 100-Hz-Scankonverter weist für diesen Zweck eine Anzahl von Halbbildspeichern und Recheneinheiten auf.
Der erfindungsgemäßen Anordnung liegt die Idee zugrunde, einen solchen Scankonverter, der in zahlreichen Fernsehgeräten sowieso vorgesehen ist, zusätzlich zu nutzen, um das 3D-Videosignal zu erzeugen oder um den 3D-Effekt in dem Videosignal zu erzeugen, das durch den Scankonverter auf der Ausgangsseite geliefert wird. Insbesondere können die Halbbildspeicher, die in Scankonvertern sowieso vorgesehen sind, zusätzlich für die geeignete Zwischenspeicherung der Halbbilder zum Erzeugen des 3D-Effekts genutzt werden.
Scankonverter, die im so genannten Split-Screen-Modus zwei Signale anzeigen können, weisen aufgrund ihres Ausbaus alle Mittel auf, die notwendig sind, um zwei Videosignale unabhängig voneinander zu verarbeiten. Sie weisen so zwei Signalpfade zum Verarbeiten von zwei Videosignalen auf. Diese Eigenschaft wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung genutzt, um die vorgenannten Halbbildsequenzen getrennt voneinander auf den zwei Pfaden zu verarbeiten.
So werden die ungeradzahligen Halbbilder der Vollbilder auf einem Pfad verarbeitet, und die geradzahligen Halbbilder der Vollbilder werden auf dem anderen Pfad verarbeitet, und diese werden dann abwechselnd auf der Ausgangsseite in der vorstehend beschriebenen Weise angezeigt. Bei einem Scankonverter, der zwei Signale im Split-Screen-Modus anzeigen kann, ist zumindest ein Speicher für Spezialfunktionen vorgesehen, wie zum Beispiel für Bewegungsschätzung, Zeitfehlerausgleich oder ähnliche Funktionen. Eine der zwei Halbbildsequenzen wird Halbbild für Halbbild in diesen Speicher eingelesen. Diese Sequenz von Halbbildern wird so um eine gewünschte Zeitdauer verzögert, üblicherweise um die Dauer eines Vollbilds. Der andere Pfad des Scankonverters verarbeitet jeweils die andere Halbbildsequenz und liest die Letztgenannte in einen Konvertierungsspeicher ein. Die Halbbildsequenz, die in den Spezialfunktionsspeicher eingelesen wurde, wird aus dem Speicher gelesen und ebenfalls in denselben Konvertierungsspeicher geschrieben. Somit befinden sich die zwei Halbbildsequenzen dann in dem Konvertierungsspeicher, wobei eine Halbbildsequenz bezogen auf die andere Halbbildsequenz um einen gewünschten Wert verzögert ist.
Bei Scankonvertern, die vorgesehen sind, um zwei Signale im Split-Screen-Modus anzuzeigen, ist der Konvertierungsspeicher so konfiguriert, dass die zwei Signale in einer horizontal um den Faktor 2 verkleinerten, d.h. komprimierten, Form in den Konvertierungsspeicher geschrieben werden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die zwei Halbbilder wieder aus dem Konvertierungsspeicher gelesen und in horizontaler Richtung um den Faktor 2 vergrößert, so dass beide Halbbilder wieder in der normalen Größe vorliegen. Die Halbbilder können dann abwechselnd in der vorstehend beschriebenen Weise angezeigt werden, indem sie in der geeigneten Reihenfolge aus dem Konvertierungsspeicher gelesen werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung nutzt das gesamte Hardwarepotenzial eines Scankonverters, der zwei Signale im Split-Screen-Modus anzeigen kann. Zum Erzeugen des 3D-Videosignals sind keine zusätzlichen Hardwareelemente erforderlich. Die Veränderungen, die an einem Scankonverter vorgenommen werden müssen, um ein solches Signal zum Umsetzen der erfindungsgemäßen Anordnung zu erzeugen, beschränken sich auf Softwareänderungen.
Gemäß zwei Weiterentwicklungen der Erfindung nach Anspruch 2 und 3 weist die erfindungsgemäße Anordnung auf der Eingangsseite zwei digitale Multistandard-Decoder auf, von denen einer die ungeradzahligen Halbbilder verarbeitet und einer die geradzahligen Halbbilder verarbeitet.
Solche Multistandard-Decoder weisen auch Möglichkeiten zum Verkleinern/Vergrößern der durch sie verarbeiteten Bildsequenzen auf.
Wie in Anspruch 2 beansprucht, wird derjenige der zwei Multistandard-Decoder, der die Halbbilder direkt an den Konvertierungsspeicher liefert, auch genutzt, um eine solche horizontale Verkleinerung/Vergrößerung um den Faktor 2 vorzunehmen, so dass die durch diesen Multistandard-Decoder gelieferten Halbbilder dem Konvertierungsspeicher in einer bereits um den Faktor 2 verkleinerten Form zugewiesen werden. Der andere Multistandard-Decoder, der die andere Halbbildsequenz verarbeitet, nimmt eine solche Verkleinerung nicht vor. Diese erfolgt erst, wenn die Daten aus dem Spezialfunktionsspeicher gelesen und dann in den Konvertierungsspeicher eingelesen werden. Dies ist zu diesem Zeitpunkt einfach möglich, da Scankonverter genügend Rechenkapazität aufweisen, um diese Verkleinerung vorzunehmen.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist die in Anspruch 3 beanspruchte, gemäß der die zwei Multistandard-Decoder jeweils genutzt werden, um die durch sie gelieferten Halbbilder um den Faktor Zwei zu verkleinern. In diesem Fall werden die Halbbilder auch in den Spezialfunktionsspeicher bereits in verkleinerter Form geschrieben und dann unverändert aus diesem Speicher in den Konvertierungsspeicher übertragen.
Bei beiden Lösungen nach Anspruch 2 oder 3 besteht kein zusätzlicher Hardwarebedarf, da Scankonverter, die zum Verarbeiten von zwei Videosignalen geeignet sind, zwei solche digitalen Multistandard-Decoder aufweisen.
Neben der Erzeugung des Videosignals mit einem 3D-Effekt in der vorstehend beschriebenen Weise kann die erfindungsgemäße Anordnung zusätzlich genutzt werden, um das Eingangs-Videosignal mit einer Halbbildfrequenz von 50 Hertz in ein 3D-Videosignal mit einer Halbbildfrequenz von 100 Hertz umzuwandeln. Die vorgenannten Halbbildsequenzen werden bei dem Vorgang verdoppelt; zum Beispiel werden ein Halbbild n, ein Halbbild n – 1, ein Halbbild n und ein Halbbild n – 1 in dieser Reihenfolge angezeigt. Die jeweils nächsten Halbbilder werden dann ebenfalls zweimal abwechselnd angezeigt.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Beispiele von Ausführungsformen näher beschrieben, die in der Zeichnung gezeigt sind, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
Die einzige Figur zeigt in Form eines Blockschaltbilds eine erfindungsgemäße Anordnung zum Erzeugen eines 3D-Videosignals aus einem herkömmlichen Eingangs-Videosignal.
Das in der Figur mit V_E bezeichnete Eingangs-Videosignal kann ein herkömmliches Videosignal mit einer Halbbildfrequenz von 50 Hertz, zum Beispiel nach dem PAL-Standard, sein.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird dieses Signal in ein 3D-Videosignal umgewandelt, das in der Figur mit V_3D bezeichnet ist. Zusätzlich verdoppelt die erfindungsgemäße Anordnung die Halbbildfrequenz, so dass das 3D-Videosignal eine Halbbildfrequenz von 100 Hertz aufweist. Die Ausführungsformen sind 100-Hz-Scankonverter. Scankonverter, die eine andere Halbbildfrequenz erzeugen, zum Beispiel 75 Hz, können auf Wunsch ebenfalls eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist auf der Eingangsseite zwei digitale Multistandard-Farbdecoder 1 und 2 auf, die auf der Ausgangsseite jeweils einen Halbbildstrom TB₁ und TB₂ liefern.
Einer der digitalen Multistandard-Farbdecoder liefert jeweils die geradzahligen Halbbilder und einer die ungeradzahligen Halbbilder. Im nachfolgenden Text wird angenommen, dass der erste digitale Multistandard-Farbdecoder in der Halbbildsequenz TB₁ die jeweils ungeradzahligen Halbbilder des Eingangs-Videosignals V_E liefert und der zweite digitale Multistandard-Farbdecoder 2 in seiner Ausgangs-Halbbildsequenz TB₂ die jeweils geradzahligen Halbbilder des Eingangs-Videosignals V_E liefert.
Die Anordnung weist einen 100-Hz-Scankonverter auf, der aus Schaltkreisblöcken 3 und 5 besteht, die vorgesehen sind, um ein 100-Hertz-Signal zu erzeugen. Dieser 100-Hz-Scankonverter kann für weitere Zwecke vorgesehen sein, wie zum Beispiel Bewegungsschätzung und Bewegungskorrektur, Zoomen von Bildern, Flimmerkorrektur oder dergleichen. 100-Hz-Scankonverter, die vorgesehen sind, um zwei Bildsignale im Split-Screen-Modus anzuzeigen, bei dem zwei Signale nebeneinander in horizontal versetzter Form angezeigt werden, weisen zwei Signalpfade für die unabhängige Verarbeitung von zwei Signalen auf. Diese Eigenschaft wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung genutzt, um die zwei Halbbildströme TB₁ und TB₂ zu verarbeiten.
Weiterhin werden die Speicher, die in dem 100-Hz-Scankonverter sowieso vorgesehen sind, die in der Figur mit 4 und 6 bezeichnet sind, ebenfalls genutzt, um den 3D-Effekt zu erzeugen.
Im ersten Schaltkreisblock 3 des 100-Hz-Scankonverters befindet sich ein Speicher 4, der normalerweise für Spezialfunktionen vorgesehen ist, die mittels des 100-Hz-Scankonverters erzeugt werden. Der zweite Halbbildstrom TB₂, der durch den zweiten digitalen Multistandard-Farbdecoder 2 geliefert wird, wird in diesen Spezialfunktionsspeicher 4 eingelesen.
Im Schaltkreisblock 5 des 100-Hz-Scankonverters befindet sich ein Speicher 6, der als Konvertierungsspeicher genutzt wird und in den zwei Halbbilder so eingelesen werden können, dass sie während des normalen Betriebs des 100-Hz-Scankonverters im vorstehend beschriebenen Split-Screen-Modus angezeigt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird dieser Konvertierungsspeicher 6 auch genutzt, um zwei Halbbilder zu speichern.
Der erste digitale Multistandard-Farbdecoder 1 liefert die Halbbildsequenz TB₁, bestehend aus den ungeradzahligen Halbbildern der Vollbilder, in einer bereits horizontal um den Faktor 2 verkleinerten, d.h. komprimierten, Form. Die Halbbilder werden in dieser verkleinerten Form in den Konvertierungsspeicher 6 geschrieben.
Die Halbbilder des zweiten Halbbildstroms TB₂, die zunächst unkomprimiert in dem Spezialfunktionsspeicher 4 gespeichert werden, werden ebenfalls horizontal um den Faktor 2 verkleinert, d.h. komprimiert, nachdem sie aus dem Speicher 4 gelesen wurden und bevor sie in den Konvertierungsspeicher 6 geschrieben werden. Danach sind jeweils zumindest zwei Halbbilder in dem Konvertierungsspeicher 6 verfügbar. Da der Halbbildstrom TB₂ bezogen auf den Halbbildstrom TB₁ um die Dauer eines Vollbildes verzögert ist, sind jeweils ein ungeradzahliges Halbbild eines Vollbilds n und ein geradzahliges Halbbild eines Vollbilds n – 1 oder n + 1 in dem Konvertierungsspeicher 6 verfügbar. In jedem Fall befinden sich dann zwei Halbbilder in dem Konvertierungsspeicher, wobei die zwei Halbbilder zu aufeinanderfolgenden Vollbildern gehören, d.h. nicht zu demselben Vollbild. Aufgrund dieser Auswahl der Halbbilder wird der vorstehend beschriebene 3D-Effekt verstärkt, da in dieser Weise Bewegungen, die in der zwischen den Halbbildern verstrichenen Zeit aufgetreten sind, in einer verstärkten Weise hervorgehoben werden.
Die Halbbilder befinden sich jetzt in dem Konvertierungsspeicher 6, jedoch noch in komprimierter Form, wie dies normalerweise für den Split-Screen-Modus vorgesehen ist. Da jedoch die Halbbilder sequenziell in voller Größe auf dem Bildschirm angezeigt werden sollen, werden die Halbbilder wiederum den Faktor 2 in horizontaler Richtung vergrößert, wenn sie aus dem Konvertierungsspeicher 6 gelesen werden. Dies kann mittels eines weiteren Schaltkreisblocks 7 erfolgen, der normalerweise zum Beispiel für die Anzeige im Split-Screen-Modus vorgesehen sein kann. Die in dieser Weise vergrößerten Bilder werden in korrekter Konvergenz bezogen aufeinander, d.h. an derselben Position, erzeugt. Das so verarbeitete Videosignal wird auf der Ausgangsseite als 3D-Signal V_3D geliefert. Gleichzei tig kann eine 100-Hz-Scankonvertierung vorgenommen werden, so dass die in dem Konvertierungsspeicher 6 gespeicherten zwei Halbbilder abwechselnd zweimal in dem 3D-Videosignal V_3D erscheinen.
Die erfindungsgemäße Anordnung, wie in der Figur gezeigt, kann auch so konfiguriert sein, dass nicht nur der erste digitale Multistandard-Farbdecoder 1, sondern auch der zweite digitale Multistandard-Farbdecoder 2 eine Verkleinerung des an ihn gelieferten Halbbildstroms TB₂ vornimmt. In diesem Fall werden die in den Spezialfunktionsspeicher 4 eingelesenen Halbbilder in diesen Speicher 4 ebenfalls in einer bereits horizontal um den Faktor 2 verkleinerten Form eingelesen. Die Verkleinerung zwischen dem Vorgang des Lesens aus dem Speicher 4 und dem Vorgang des Einlesens in den Konvertierungsspeicher 6 ist dann nicht notwendig.
Die erfindungsgemäße Anordnung nutzt so einen 100-Hz-Scankonverter, um ein 3D-Signal zu erzeugen, wobei keine Hardwareveränderungen an dem 100-Hz-Scankonverter notwendig sind. Die Veränderungen beschränken sich vielmehr auf eine geeignete Softwareanpassung.

Claims

Eine Anordnung zum Erzeugen eines 3D-Videosignals, das einen 3D-Effekt erzeugt, wenn es auf einem Bildschirm angezeigt wird, aus einem Eingangs-Videosignal, das sich aus Vollbildern zusammensetzt, von denen jedes ein ungeradzahliges Halbbild und ein geradzahliges Halbbild aufweist, wobei abwechselnd ein ungeradzahliges Halbbild und ein geradzahliges Halbbild, die aus zwei aufeinanderfolgenden Vollbildern stammen, und anschließend die identischen Halbbilder der jeweils nächsten Vollbilder in dem 3D-Videosignal aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Scankonverter (3, 5) der Art, die zwei Signale im Split-Screen-Modus anzeigen kann, umfasst, wobei der Scankonverter umfasst: – einen Spezialfunktionsspeicher (4) zum Verzögern eines der zwei Signale, um das 3D-Videosignal zu erzeugen, – einen Konvertierungsspeicher (6), in den das nicht verzögerte Signal und das verzögerte Signal geschrieben werden, horizontal um den Faktor Zwei komprimiert, und – Mittel (7) zum Lesen der Signale aus dem Konvertierungsspeicher, vergrößert um den Faktor Zwei in horizontaler Richtung, und zum horizontalen Verschieben derselben, so dass sie sequenziell an derselben Position angezeigt werden.
Eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung auf der Eingangsseite zwei digitale Multistandard-Farbdecoder (1, 2) aufweist, von denen einer die ungeradzahligen (oder geradzahligen) Halbbilder an den Spezialfunktionsspeicher liefert und einer die geradzahligen (oder ungeradzahligen) Halbbilder in einer bereits horizontal um den Faktor Zwei verkleinerten Form an den Konvertierungsspeicher liefert, und dass die Halbbilder aus dem Spezialfunktionsspeicher (4) gelesen, um den Faktor Zwei in horizontaler Richtung verkleinert und in den Konvertierungsspeicher (6) geschrieben werden.
Eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung auf der Eingangsseite zwei digitale Multistandard-Farbdecoder (1, 2) aufweist, von denen einer die ungeradzahligen (oder geradzahligen) Halbbilder in einer bereits horizontal um den Faktor Zwei verkleinerten Form an den Spezialfunktionsspeicher (4) liefert und einer die geradzahligen (oder ungeradzahligen) Halbbilder in einer bereits horizontal um den Faktor Zwei verkleinerten Form an den Konvertierungsspeicher (6) liefert, und dass die Halbbilder aus dem Spezialfunktionsspeicher (4) gelesen und in den Konvertierungsspeicher (6) geschrieben werden.
Eine Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangs-Videosignal eine Halbbildfrequenz von 50 Hertz aufweist und dass die Anordnung auf der Ausgangsseite das 3D-Videosignal mit einer Halbbildfrequenz von 100 Hertz liefert, wobei die Anzeige gemäß dem Schema Halbbild n, Halbbild n – 1, Halbbild n, Halbbild n – 1, Halbbild n + 1, Halbbild n, Halbbild n + 1, Halbbild n und so weiter erfolgt.