DE69030055T2

DE69030055T2 - Steuersignal für einen digitalen Videomischer

Info

Publication number: DE69030055T2
Application number: DE69030055T
Authority: DE
Inventors: Raymond Blackham; Frank Lawrence
Original assignee: Grass Valley Group Inc
Current assignee: Grass Valley Group Inc
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2010-12-01
Also published as: EP0430701A2; US5041998A; DE69030055D1; JPH03186077A; EP0430701B1; EP0430701A3; JP2709527B2

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft das Mischen von zwei Signalen, und im besonderen einen verbesserten digitalen Bildmischer, der einen korrigierenden Term hinzufügt, um einen vollständigen Mischbereich vorzusehen, wobei alle Mischabhängigkeiten erfüllt werden.
Eine Mischung von zwei Signalen A und B, bei der das Mischungsverhältnis durch eine Variable K geregelt wird, ist mathematisch wie folgt definiert:
MIX = A*K + B*(1,0 - K),
wobei es sich bei K um eine Variable mit einem Bereich zwischen 0,0 und 1,0 handelt. Das Mischungsergebnis muß ferner die folgenden Abhängigkeiten erfüllen:
1) A*K + B*(1,0 - K) = A mit K = 1,
2) A*K + B*(1,0 - K) = B mit K = 0,
3) A*K + A*(1,0 - K) = A für alle K
Bei einer dem Stand der Technik entsprechenden Methode des Mischens wird ein digitales Mischer-Steuersignal für die Darstellung der Variable K eingesetzt, wobei für die Variable K 0,0 als 0 und 1,0 als 2^(n-1) definiert sind, wobei ^ den Exponenten darstellt, und wobei es sich bei n um die Anzahl der Bits in dem digitalen Mischer-Steuersignal handelt. Bei K = 0, (1,0 - K) = 2^(n-1) und K = 2^(n-1), gilt (1,0 - K) = 0. Werte von K im Bereich von 2^(n-1) + 1 bis 2^n-1 sind nicht gültig. Bei Achtbit-Signalen (n = 8) ist 0,0 gleich 0,0000000 binär, wobei 1,0 gleich 1,0000000 binär ist. Werte von K im binären Bereich von 1,0000001 bis 1,1111111 sind ungültig. Somit ist ungefähr die Hälfte des verfügbaren Bereichs von K ungültig. Bei dieser Realisierung, die der Darstellung aus Figur 1 entspricht, werden alle Abhängigkeiten erfüllt, jedoch führt der Auflösungsverlust durch die nicht genutzten Werte von K zu gröberen Mischungsstufen.
In Figur 2 ist eine andere dem Stand der Technik entsprechende Methode dargestellt, wobei für die K-Eingabe 0,0 als 0 und 1,0 als 2^n-1 definiert sind. Wenn 1,0 als 2^n-1 definiert ist, entspricht (1,0 - K) \K. Bei K = 0 gilt somit (1,0 - K) = 2^n- 1, und bei K = 2^n-1 gilt (1,0 - K) = 0. Bei Achtbit-Signalen (n = 8) ist 0,0 gleich ,00000000 binär, wobei 1,0 gleich ,11111111 binär ist. Bei dieser Realisierung wird der gesamte Bereich von K eingesetzt, wobei die Ergebnisse jedoch nicht alle Abhängigkeiten erfüllen. Bei A = 11111111, binär, K = ,111111111 binär und \K = ,00000000 binär, müßte A*K + B*\K gleich A sein. Der Term B*\K ist gleich null, doch der Term A*K ist gleich 11111111, * ,11111111 = 11111110,00000001, wobei dieses Ergebnis bei einer Verkürzung auf acht Bit 11111110, anstatt 11111111, ergeben würde.
In EP-A-0162499 wird eine Einblendschaltung offenbart, die zwei Signale gemäß Einblend-Steuersignalen miteinander mischt, und wobei sie zu dem k+1.Bit ein Zittersignal hinzufügt, wobei k Bits an dem Ausgang wünschenswert sind. Die Ausgabe wird dann in eine LUT-Einrichtung eingegeben, um eine Ausgabe zu erzeugen, die gleich der Eingabe plus 1/256 der Eingabe ist, so daß Multiplikationsfehler berücksichtigt werden.
Verlangt wird ein verbesserter digitaler Mischer zum Mischen von zwei Signalen gemäß einer Variablen K, wobei der gesamte Bereich von K genutzt wird, und wobei alle verlangten Mischerabhängigkeiten erfüllt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein digitaler Mischer gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Die Merkmale der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung sieht einen verbesserten digitalen Videomischer vor, der einen Korrekturterm hinzufügt, um zu gewährleisten, daß der vollständige Bereich der Variablen K genutzt wird, und daß alle wünschenswerten Mischerabhängigkeiten erfüllt werden. Im speziellen korrigiert der Korrekturterm das Mischergebnis, so daß die wünschenswerten Abhängigkeiten erfüllt werden. Die korrigierte Mischung ist wie folgt definiert:
MIX = [A*K + B*\K] + [A*K + B*(\K)]/(2^n) + D
Der Term D stellt eine Form der Rundungsfunktion gemäß dem gewünschten Ergebnis dar.
Die Aufgaben, Vorteile und andere neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung deutlich, wenn diese in Verbindung mit den anhängigen Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines ersten dem Stand der Technik entsprechenden Mischers;
Figur 2 ein Blockdiagramm eines zweiten dem Stand der Technik entsprechenden Mischers;
Figur 3 ein Blockdiagramm eines verbesserten digitalen Mischers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 ein Blockdiagramm eines dem Stand der Technik entsprechenden einzelnen Multiplizierer-Mischers; und
Figur 5 ein Blockdiagramm eines verbesserten einzelnen digitalen Multiplizierer-Mischers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In bezug auf Figur 3 umfaßt ein herkömmlicher Mischer, wie etwa der in der Figur 2 dargestellte Mischer, einen ersten Multiplizierer 12, in den ein erstes Signal A und eine Mischer- Steuervariable K eingegeben werden. Ein zweiter Multiplizierer 14 umfaßt ein zweites Signal B und das Komplement der Mischer- Steuervariable \K als Eingaben. Die Ausgaben der Multiplizierer 12, 14 werden von einem ersten Addierer 16 summiert, um eine erste Mischausgabe gemäß dem Stand der Technik zu erzeugen. Die erste Mischausgabe wird jedoch in einen zweiten Addierer 18 sowie in einen Vorzeichenerweiterungs-Rechtsverschieber 20 eingegeben. Bei der Ausgabe des Vorzeichenerweiterungs- Rechtsverschiebers 20 handelt es sich um (A*K + B*\K)/2^n, wobei es sich bei dem Term der Klammer um die erste Mischausgabe handelt, die in den Verschieber eingegeben wird, und wobei der Divisorterm die Rechtsverschiebung um n Bits darstellt, so daß in bezug auf 011111111,00000000 binär (MSB (höchstwertiges Bit) ist Vorzeichen) eine Rechtsverschiebung um acht Positionen und eine Verkürzung auf siebzehn Bits (Vorzeichen plus sechzehn Bits) zu 000000000,11111111 binär wird. Diese Ausgabe wird ferner in den zweiten Addierer 18 eingegeben. Die Ausgabe des zweiten Addierers 18 wird gemeinsam mit einem Korrektursignal D in einen dritten Addierer 22 eingegeben. Bei der Ausgabe des dritten Addierers 22 handelt es sich um ein letztendliches Misch-Ausgangssignal, bei dem der ganze Bereich von K verwendet wird, wobei alle gewünschten Mischerabhängigkeiten sowie die folgende Gleichung erfüllt werden:
MIX = [A*K + B*\K] + [A*K + B*(\K)]/(2^n) + D
Das Korrektursignal D ist von dem gewünschten Ergebnis abhängig. Bei einer Zitterabrundung auf ein N-Bit-Ergebnis handelt es sich bei D um einen Zufalls- bzw. Pseudozufallswert, mit der Verteilung:
1/(2^n) ≤ D ≤ (2^n - 1)/(2^n).
Ein verkürztes Ergebnis entspricht:
D = 1/(2^n).
Wenn der Teil hinter dem Komma größer oder gleich der Hälfte ist, lautet der Wert in bezug auf ein aufgerundetes Ergebnis wie folgt:
D = [2^(n-1)]/(2^n) + 1/(2^n).
Die einzige Bedingung, die D erfüllen muß, ist daß das gewünschte Ergebnis erzeugt wird.
In Figur 4 ist ein weiterer dem Stand der Technik entsprechender Mischer äbgebildet, bei dem ein einziger Multiplizierer verwendet wird, und wobei die folgende Gleichung eingesetzt wird:
MIX = (A - B)*K + B.
Dieser dem Stand der Technik entsprechende Mischer mit nur einem Multiplizierer kann so modifiziert werden, daß er die vorliegende Erfindung inkorporiert, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Die Eingaben eines Subtrahierers 24 sind die beiden Signale A und B. Die Ausgabe des Subtrahierers 24 wird gemeinsam mit der Mischer-Steuervariablen K in einen Multiplizierer 26 eingegeben. Die Ausgabe des Multiplizierers 26 wird in einen ersten Addierer 28 und in einen Vorzeichenerweiterungs-Rechtsverschieber 30 eingegeben, dessen Ausgabe ebenfalls in den ersten Addierer eingegeben wird. Das zweite Signal B wird durch die Verkettungsschaltung 32 mit dem Korrektursignal D verkettet, so daß das Signal E gebildet wird, wobei B den Integerabschnitt belegt, während D den Teil hinter dem Komma einnimmt. Bei der Verkettung (eine verbundene Reihe) handelt es sich um einen speziellen Fall der Addition, wobei sich von Null abweichende Terme nicht überlagern, so daß AB:CD (Verkettung) gleich AB00 + 00CD = ABCD ist. Die Ausgabe der Verkettungsschaltung 32 E und die Ausgabe des ersten Addierers 28 werden in einen zweiten Addierer 34 eingegeben, dessen Ausgabe die gewünschte Mischausgabe darstellt.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung somit ein verbesserter digitaler Mischer, bei dem der ganze Bereich einer Mischer-Steuervariable genutzt wird, wobei die gewünschten Mischerabhängigkeiten durch die Hinzufügung eines Korrekturterms zu der Mischergleichung zur Korrektur der gewünschten Abhängigkeiten erfüllt werden.

Claims

1. Digitaler Mischer zum Mischen erster und zweiter Signale (A, B) gemäß der Steuerung durch eine Mischer-Steuervariable (K), wobei der Mischer folgendes umfaßt:

Einrichtungen (12, 16, 24-26) zur Verknüpfung der ersten und zweiten Signale unter der Steuerung der Mischer- Steuervariable zur Erzeugung einer ersten Mischausgabe;

eine Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vorzeichenerweiterten Rechtsverschiebung der ersten Mischausgabe; und

eine Einrichtung (18, 22) zur Addition der ersten Mischausgabe und der vorzeichenerweiterten Rechtsverschiebung der ersten Mischausgabe, so daß eine modifizierte erste Mischausgabe erzeugt wird.

2. Digitaler Mischer nach Anspruch 1, wobei der Mischer eine Einrichtung zur Erzeugung eines Korrektursignals (D) und Einrichtungen (22, 34) zur Verknüpfung des Korrektursignals und der modifizierten ersten Mischausgabe zur Erzeugung einer finalen Mischausgabe umfaßt.

3. Digitaler Mischer nach Anspruch 2, wobei die Einrichtungen zur Verknüpfung der ersten Mischausgabe und der vorzeichenerweiterten Rechtsverschiebung der ersten Mischausgabe einen ersten Addierer (18) umfassen, und wobei die Einrichtungen zur Verknüpfung der ersten modifizierten Mischausgabe und des Korrektursignals einen zweiten Addierer (22) umfassen.

4. Digitaler Mischer nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zur Verknüpfung der ersten und zweiten Signale unter der Steuerung der Mischer-Steuervariable einen ersten Multiplizierer (12) zur Verknüpfung des ersten Signals mit der Mischer-Steuervariable zur Erzeugung eines ersten Produktsignals umfassen, einen zweiten Multiplizierer (14) zur Verknüpfung des zweiten Signals mit einem von der Mischer- Steuervariable abgeleiteten Wert zur Erzeugung eines zweiten Produktsignals, und einen Addierer (16) zur Verknüpfung der ersten und zweiten Produktsignale zur Erzeugung der ersten Mischausgabe.

5. Digitaler Mischer nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zur Verknüpfung der ersten und zweiten Signale einen Subtrahierer (24) zur Subtraktion des ersten Signals von dem zweiten Signal zur Erzeugung eines Differenzsignals umfassen, sowie einen Multiplizierer (26) zur Verknüpfung des Differenzsignals mit der Mischer-Steuervariable zur Erzeugung der ersten Mischausgabe.

6. Digitaler Mischer nach Anspruch 2, wobei der Mischer ferner folgendes umfaßt:

eine Einrichtung zur Verknüpfung (32) des zweiten Signals mit dem Korrektursignal, so daß ein verknüpftes Korrektursignal erzeugt wird; und

eine Einrichtung zur Addition (34) des verknüpften Korrektursignais zu der modifizierten Mischausgabe, so daß die Mischerausgabe erzeugt wird.