DE69032912T2

DE69032912T2 - Videokammfilter

Info

Publication number: DE69032912T2
Application number: DE69032912T
Authority: DE
Inventors: Stuart Stanley Princeton New Jersey 08540 Perlman
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2010-11-17
Also published as: US5016092A; EP0668703A3; KR910011065A; KR100220113B1; DE69032912D1; ES2086381T3; JP3196119B2; EP0668703B1; ES2126204T3; EP0434209A3; DE69026913D1; EP0434209A2; EP0668703A2; SG93775A1; DE69026913T2; JPH03211990A; EP0434209B1

Description

Die Erfindung betrifft Kammfilter zum Verarbeiten von Videosignalen.
Bei der Verarbeitung von Videosignalen ist es bekanntlich besonders vorteilhaft, die Luminanz- und Chrominanzkomponente des zusammengesetzten Videosignals mit Kammfiltern voneinander zu trennen. Der Grund liegt darin, daß die getrennte Luminanz-Komponente die volle Bandbreite hat, zum Beispiel 4,2 MHz für ein NTSC- Signal, und Übersprech-Komponenten sowohl in der getrennten Luminanz- Komponente als auch in der getrennten Chrominanzkomponente im wesentlichen beseitigt werden. Im allgemeinen enthalten sogenannte Intraframe (innerhalb der Vollbilder)-Kammfilter für NTSC-Videosignale eine Schaltung zum Kombinieren von Signalen, die um eine ungerade, ganze Zahl von horizontalen Zeilenperioden zeitlich gegeneinander versetzt sind. Da die Phase des Chrominanz-Unterträgers sich von Zeile zu Zeile um genau 180º ändert, erzeugt die additive Kombination von um eine Zeilendauer gegeneinander versetzten NTSC-Videosignalen ein Signal, in dem die Luminanz-Komponenten aus den beiden Zeilen sich positiv addieren und die Chrominanzkomponente wegfällt. Wenn hingegen die Signale subtraktiv kombiniert werden, fällt die Luminanz-Komponente weg, während die Chrominanzkomponenten der beiden Zeilen positiv kombiniert werden. Für die Vertikalauflösung der Luminanz- Komponente erfolgt ein Kompromiß, der jedoch akzeptabel ist.
PAL-Signale andererseits haben einen Chrominanz-Unterträger, der in jeder zweiten horizontalen Zeilendauer eine Phasenänderung von 180º aufweist. Daher kombinieren übliche Intraframe-PAL-Kammfilter Videosignale, die zeitlich um zwei horizontale Zeilenperioden gegeneinander versetzt sind. Die Funktion des PAL-Kammfilters ist grundsätzlich dieselbe wie bei dem NTSC-Kammfilter. Da jedoch die kombinierten Signale räumlich um zwei Zeilen gegeneinander versetzt sind, wird die Vertikalauflösung der PAL-Luminanz-Komponente nennenswert beeinträchtigt und kann unakzeptabel werden.
Yoshimitsu Nakajima et al. beschreiben in einem Artikel mit dem Titel "Improvement of Picture Quality for NTSC and PAL Systems by Digital Signal Processing", IEEE Transactions on Consumer Electronics, Band CE-31, No. 4, Nov. 1985, Seiten 642- 654 adaptive Kammfilter, die Abtastwerte aus drei aufeinanderfolgenden Zeilen des Videosignals kombinieren. Bei diesem System kombiniert die NTSC-Ausführung Abtastwerte, die in Vertikalrichtung ausgerichtet sind, ähnlich zu den oben beschriebenen typischen NTSC- und PAL-Kammfiltern. Die PAL-Ausführung jedoch kombiniert diagonal ausgerichtete Abtastwerte von aneinandergrenzenden Zeilen. Dadurch bleibt die Vertikalauflösung der Luminanz-Komponente erhalten, und der Speicheraufwand für die Verzögerung der Videosignale wird verringert. Es ergibt sich jedoch ein ungünstiger Einfluß bei Bildern mit vertikalen Linien.
Einfache Kammfilter können Übersprech-Komponenten in den voneinander getrennten Luminanz- und Chrominanz-Signalen einführen, sofern Unterschiede in dem zusammengesetzten Signal von Zeile zu Zeile bestehen. Es ist jedoch bekannt, daß derartige Übersprech-Komponenten durch eine adaptive Kammfilterung nennenswert verringert werden können. Beispiele derartiger adaptiver Kammfilter sind zu finden in der US-PS 4 786 963 von McNeely et al. und in der US-PS 4 803 547 von Stratton. In adaptiven Systemen werden Signale aus einer Mehrzahl von aneinandergrenzenden Zeilen bereitgestellt. Diese Signale werden miteinander verglichen, um festzustellen, welche Signale bei ihrer Kombination zur Bildung eines Kammfilter- Ausgangs das wünschenswerteste Signal erzeugen.
Für einen ökonomisch vertretbaren Aufwand bei der Herstellung von Komponenten für die Videosignal-Verarbeitung ist es vorteilhaft, Bauteile für eine Verarbeitung mehrerer Normen vorzusehen, die zum Beispiel nützlich sind für NTSC- und PAL- Signalsysteme. Für diesen Zweck ist ein Mehrnormen-Kammfilter wünschenswert. Shinichi Nakagawa et al. beschreiben in der US-PS 4 727 415 ein adaptives Mehrnormen-Kammfilter-System. In diesem System kombiniert das Kammfilter für den NTSC-Modus adaptiv zusammengesetzte Video-Abtastwerte von aneinandergrenzenden Zeilen des Videosignals und erzeugt dadurch voneinander getrennte Luminanz- und Chrominanzkomponenten. Im PAL-Modus kombiniert das Kammfilter adaptiv zusammengesetzte Video-Abtastwerte, die um zwei horizontale Zeilen gegeneinander versetzt sind, und erzeugt dadurch voneinander getrennte Luminanz- und Chrominanzkomponenten. Daher ergibt sich in dem PAL-Modus ein Verlust an Vertikalauflösung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erzeugen von Steuersignalen für ein adaptives Mehrnormen-Kammfilter, die alternativ kammgefilterte Signale erzeugt, die eine bestimmte horizontale Zeile aus den Videosignal-Abtastwerten darstellt, die wenigstens erste, zweite und dritte horizontale Zeilen darstellen. Erste Schaltungsmittel erzeugen eine erste Mehrzahl von Summen an Abtastwerten aus den ersten und zweiten horizontalen Zeilen und eine zweite Mehrzahl von Summen von Abtastwerten aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile und erzeugen eine erste Mehrzahl von Differenzen von Abtastwerten aus der ersten und zweiten horizontalen Zeile und eine zweite Mehrzahl von Differenzen von Abtastwerten aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile. Zweite Schaltungsmittel erzeugen das Steuersignal aufgrund der ersten und zweiten Mehrzahl von Summen von Abtastwerten in dem ersten Modus und erzeugen das Steuersignal aufgrund bestimmter der Summen von der ersten und der zweiten Mehrzahl von Summen von Abtastwerten und bestimmten der Differenzen der ersten und zweiten Mehrzahl von Differenzen in dem zweiten Modus.
Fig. 1 und 2 sind bildliche Darstellungen von Video-Abtastwerten aus Teilen von drei horizontalen Videozeilen für ein NTSC- beziehungsweise ein PAL-Signal.
Fig. 3 und 4 sind Blockschaltbilder von alternativen Mehrnormen-adaptiven Kammfiltern, die die vorliegende Erfindung enthalten.
Fig. 4A ist ein Blockschaltbild einer Schaltung, die in der Schaltung gemäß Fig. 4 zur proportionalen Lieferung des alternativen Luminanzsignals enthalten sein kann.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften umschaltbaren Bandpaßfilters, das für die Bauteile 26, 28 und 30 in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 angewendet werden kann.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Liefern einer Mehrzahl von relativ verzögerten Summen- und Differenz-Signalen.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Liefern eines Steuersignals K zur adaptiven Steuerung des Bauteiles 63 in Fig. 4.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Liefern eines Steuersignals Kch zum Steuern des Bauteils 65 von Fig. 4.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Liefern eines Steuersignals KL zum Steuern des Bauteiles 74 von Fig. 4A.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Erzeugen eines alternativen Luminanzsignals.
Die Erfindung wird allgemein beschrieben in Ausdrücken einer Hardware oder Schaltung zur digitalen Verarbeitung, die mit einem digitalisierten (PCM)-Videosignal arbeitet. Es sei jedoch bemerkt, daß die Erfindung durch eine geeignete Wahl von Bauteilen sowohl mit analogen sowie mit digitalen Videosignalen arbeiten kann.
In Fig. 1 stellt die Reihe von Kreisen Abtastwerte eines NTSC-Videosignals aus Teilen von drei aneinanderliegenden horizontalen Zeilen dar. Es wird angenommen, daß die Abtastwerte bei einer Rate mit dem Vierfachen der Frequenz des Farbunterträgers erzeugt wurden, und zwar mit einem Abtastsignal, das mit den Achsen I oder Q phasenverkoppelt ist (I und Q sind die Farbdifferenzsignal-Komponenten in Quadraturphase). Der dunkle oder ausgefüllte Kreis stellt den Abtastpunkt dar, für den momentan ein kammgefiltertes Signal erzeugt werden soll. Da die Abtastungen mit einer Rate mit der vierfachen Unterträgerfrequenz und phasenverkoppelt mit der Achse I oder Q erfolgen, enthält jeder Abtastwert ausschließlich eine I- oder Q- Farbinformation. Wenn das zugeführte Signal sowohl eine Luminanz- als auch eine Chrominanzkomponente enthält, können jeweilige Abtastwerte dargestellt sein durch Y±I oder Y±Q, wobei Y die Luminanzinformation darstellt. Zur Vereinfachung wurden die Ausdrücke für Y in den Fig. 1 und 2 weggelassen.
Wegen des oben beschriebenen Abtastverfahrens enthalten vertikal ausgerichtete Abtastwerte gleiche Chrominanzkomponenten. Die Phase der vertikal nebeneinanderliegenden Abtastwerte ist jedoch entgegengesetzt. Es sei angenommen, daß die Abtastwerte a, b und c gleiche Werte (Y-I)a, (Y+)b beziehungsweise (Y-I)c haben. Eine Subtraktion des Abtastwertes a von dem Abtastwert b ergibt den Abtastwert +21, der eine kammgefilterte Chrominanzkomponente geeigneter Phase darstellt. Auf ähnliche Weise erzeugt die Subtraktion des Abtastwertes c von dem Abtastwert b den Abtastwert +2I. Zum Erzeugen eines kammgefilterten Abtastwertes, der den Abtastpunkt b in der Zeile N darstellt, kann der entsprechende vertikal ausgerichtete Abtastwert entweder von der Zeile N+1 oder von der Zeile N-1 mit dem Abtastwert b kombiniert werden. Das Verfahren zur Auswahl des Abtastwertes für die Kombination mit dem Abtastwert b wird später beschrieben. In Fig. 1 bezeichnen die mit 3 und 8 bezeichneten dunklen Pfeile die Paare von Abtastwerten, die kombiniert werden können, um den den Punkt (Pixel) b darstellenden kammgefilterten Abtastwert zu erzeugen. Auf ähnliche Weise bezeichnen die unterbrochenen Pfeile Paare von Abtastwerten, die kombiniert werden können, um kammgefilterte Abtastwerte für die entsprechenden Abtastungen entlang der Zeile N zu erzeugen. Die Ziffern 1-10 neben den jeweiligen Pfeilen bezeichneten Paare von Abtastwerten, die in dem adaptiven Kammfilter-Vorgang verwendet werden. Auf diese Paare von Abtastwerten wird in der Beschreibung zu den Fig. 6-10 Bezug genommen. Zum Beispiel besteht das Abtastpaar 3 aus den Abtastwerten a und b und das Paar 8 aus den Abtastwerten b und c.
Fig. 2 ist eine Darstellung von Abtastwerten aus einem Teil von vier Zeilen eines PAL- Videosignals. Es wird wieder angenommen, daß die PAL-Signalabtastwerte mit einer Rate des Vierfachen der Farbunterträgerfrequenz gewonnen werden. Der voll ausgefüllte Kreis zeigt die Pixellage, für die das Videosignal momentan verarbeitet wird. U und V stellen die Farbdifferenzsignale in Quadraturphase dar. In diesem Zeitpunkt ist das Abtastsignal mit dem Farbunterträger unter einem Winkel verkoppelt, der gegenüber der Achse des Farbdifferenzsignals U um 45º versetzt ist. Daher enthält die Chrominanzkomponente bei jedem Abtastzeitpunkt einen Anteil von beiden Farbdifferenzsignalen und nicht ausschließlich von dem einen oder dem anderen der Farbdifferenzsignale. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Werte jedes zweiten Paares von Abtastwerten zwischen aneinanderliegenden Zeilen gleiche Chrominanzkomponenten mit einer Phasenbeziehung von 180º darstellen, zum Beispiel die Paare 1, 3, 5, 7 und so weiter. Eine kammgefilterte Chrominanzkomponente für den Abtastpunkt oder das Pixel b kann dadurch erzeugt werden, daß die Abtastwerte a und b sub traktiv kombiniert werden. Eine kammgefilterte Chrominanzkomponente für jedes der fünf Pixel in der Zeile N, beginnend von links nach rechts, kann durch subtraktive Kombination der Abtastpaare 1, 7, 3, 9 beziehungsweise 5 gebildet werden. Ein kammgefiltertes Signal von diesem Typ wird hier bezeichnet als ein zeilenalternierendes, subtraktiv kammgefiltertes Signal oder LASCFS (line alternating subtractive comb filtered signal). Wenn das durch die Abtastwerte von Fig. 2 dargestellte Signal ein zusammengesetztes Videosignal ist, wird dieser Filtervorgang im wesentlichen die Luminanzkomponente beseitigen, ausgenommen in den Fällen, wo Amplitudenänderungen von Zeile zu Zeile vorliegen.
Anders als im Falle von NTSC können vertikal gegenüberliegende Paare von Abtastwerten für eine subtraktive Kammfilterung nicht verwendet werden, weil die Abtastwerte gleiche Chrominanzphase haben. Zum Beispiel haben das Paar 8 von Abtastwerten und das Paar 3 gleiche Phase, zum Beispiel von +(V_U). Wenn somit das kammgefilterte Signal, das durch subtraktive Kombination des Paares 3 von Abtastwerten erzeugt wird, wahrscheinlich ein Artefakt einführt, kann man nicht einfach als Ersatzsignal einen Abtastwert wählen, der die das Paar 8 darstellenden subtraktiv kombinierten Abtastwerte darstellt.
Normalerweise ist der Energieinhalt der Luminanzkomponente innerhalb des durch die Chrominanzkomponente eingenommenen Frequenzspektrums gering. Wenn somit das durch die Reihe von Abtastwerten von Fig. 2 dargestellte Signal nur das Chrominanz-Frequenzband einnimmt, können abwechselnde Paare von Abtastwerten (zum Beispiel 6, 2, 8, 4 und 10) additiv kombiniert werden, um ein Ersatz- Chrominanzsignal zu bilden. Eine Folge von Abtastwerten, die die additiven Kombinationen von abwechselnden Abtastpaaren 6, 2, 8, 4 und 10 darstellen, wird hier als ein zeilenalternierendes, additiv kammgefiltertes Signal oder LAACFS (line alternating additive comb filtered signal) bezeichnet. Dieses Signal enthält im allgemeinen die energiearme, hochfrequente Luminanzkomponente. Jedoch kann es, abhängig von dem möglichen Fehler in dem subtraktiv kammgefilterten Signal, noch vorteilhaft sein, das additiv kammgefilterte Signal als Ersatz einzusetzen, wenngleich es kein Luminanz-Signal enthält.
Wie im Falle von NTSC können die relativen Amplituden der jeweiligen PAL- Abtastwerte überwacht werden, um adaptiv zu wählen, welches der Signale LASCFS oder LAACFS als Ausgangssignal verwendet werden soll. Dabei ist erwünscht, daß dieses mit einem hohen Maß an Gemeinsamkeit in der Verarbeitungsschaltung für den NTSC-Betriebsmodus und den PAL-Betriebsmodus erfolgt.
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines adaptiven NTSC/PAL-Kammfilters zur Lieferung eines kammgefilterten Chrominanz-Ausgangssignals. Das analoge Eingangssignal, das ein einen Unterträger/Trägermodulierendes Chrominanzsignal oder ein zusammengesetztes Videosignal gemäß der NTSC-Norm oder der PAL- Norm sein kann, wird von der Klemme 10 einem Analog/Digital-Converter (ADC) 12 und einem Abtastsignal-Genrator 14 zugeführt. Der Abtastsignal-Generator 14, der auf ein Signal N/P anspricht, das von einem durch einen Benutzer betätigten Schalter oder von einem (nicht dargestellten) automatischen Normendetektor kommen kann, bildet ein Abtastsignal mit einer Frequenz mit dem Vierfachen der Unterträgerfrequenz. Der Generator 14 kann NTSC (N PLL) und PAL (P PLL)- phasenverkoppelte Schleifen enthalten, die jeweils durch das Signal NIP ausgewählt werden, und reagiert auf den Unterträger, um das Abtastsignal zu erzeugen. Die N- PLL bildet ein Abtastsignal, das normalerweise mit einer der Quadraturachsen des Unterträgers in Phase ist. Die P-PLL bildet ein Abtastsignal, das zu einer der Quadraturachsen des Unterträgers um 45º versetzt ist. Zusätzlich enthält der Generator 14 eine Schaltung zum Erzeugen eines PAL-Schaltsignals, das während jeder zweiten horizontalen Zeilenperiode auf dem logischen Wert "1" und während der dazwischenliegenden horizontalen Zeilenperioden auf dem logischen Wert "0" liegt. Das Abtastsignal wird in dem Teiler 15 in seiner Frequenz durch zwei geteilt und einem Eingang eines EXKLUSIV-ODER (XOR)-Gatters 16 zugeführt. Das PAL-Schaltsignal wird einem zweiten Eingang des XOR-Gatters zugeführt. Das Ausgangssignal des XOR-Gatters 16 ist ein Signal synchron zu dem Abtastsignal, jedoch mit der Hälfte der Frequenz des Abtastsignals, und hat von Zeile zu Zeile eine entgegengesetzte Phase. Dieses Signal dient in dem PAL-Modus zur Auswahl abwechselnder Abtastwerte entlang einer horizontalen Zeile. Das Signal von dem XOR-Gatter 16 und das Steuersignal N/P werden jeweiligen Eingangsklemmen eines ODER-Gatters 18 zugeführt. In diesem und in den folgenden Beispielen wird angenommen, daß das Steuersignal für den NTSC-Betriebsmodus und den PAL-Betriebsmodus die Zustän de mit der logischen "1" beziehungsweise der logischen "0" annimmt. Daher liefert das ODER-Gatter 18 im NTSC-Modus einen Ausgang mit der logischen "1" und überträgt das in dem PAL-Betriebsmodus durch das XOR-Gatter 16 gelieferte Signal.
Der ADC 12, gesteuert durch das Abtastsignal von dem Generator 14, erzeugt Impuls-Kode-modulierte (PCM), zum Beispiel binäre Darstellungen des Eingangssignals mit einer Abtastrate mit dem Vierfachen des Unterträgers. Die PCM- Abtastwerte werden einer Verzögerungsleitung 20 mit Abgriffen zugeführt zum Liefern von Signalen, die um eine und zwei horizontale Zeilenintervalle für NTSC- Signale und für PAL-Signale verzögert sind (910 und 1820 Abtastperioden für NTSC und 1135 und 2270 Abtastperioden für PAL). Die (1-H)-Abgriffe für NTSC und PAL werden einem ersten Multiplexer 22 und die (2-H)-Abgriffe für NTSC und PAL einem zweiten Multiplexer 24 zugeführt. Die Multiplexer 22 und 24 werden durch das Steuersignal N/P gesteuert und liefern verzögerte Abtastwerte von den jeweils geeigneten Abgriffen für die Operationsmodi für NTSC oder PAL. Die der Verzögerungsleitung 20 zugeführten Eingangs-Abtastwerte und die verzögerten Abtastwerte von den Multiplexern 22 beziehungsweise 24 entsprechen vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus den drei aneinanderliegenden Videozeilen, wie sie durch die Abtastwerte c, b und a in den Fig. 1 und 2 bezeichnet sind.
Die durch den ADC 12 und die Multiplexer 22 und 24 gelieferten Signalproben werden schaltbaren Bandpaßfiltern (SBPF) 26, 28 beziehungsweise 30 zugeführt. Die Bandpaßfilter 26, 28 und 30 lassen das Signal nur in dem Frequenzband durch, das normalerweise durch das Chrominanzsignal eingenommen wird, werden durch das Steuersignal N/P gesteuert und wählen das geeignete NTSC- oder PAL- Chrominanzfrequenzband aus. Fig. 5 zeigt ein beispielhaftes SBPF, das für die Filter 26, 28 und 30 verwendet werden kann. Das ist ein üblicher Aufbau und wird nicht näher im Detail beschrieben. Die mit 2T bezeichneten Blöcke sind Verzögerungselemente zum Verzögern der Abtastwerte um zwei Abtastperioden. Die mit einer Dezimalziffer bezeichneten Blöcke sind Wichtungsschaltungen zur Amplitudenbewertung der Abtastwerte durch den jeweiligen Dezimalfaktor. Es sei bemerkt, daß die Filteranordnung gemäß Fig. 5 einen Tiefpaß-Ausgang (LPF) und einen Bandpaß- Ausgang (BPF) aufweist. Der Ausgang BPF liefert die Abtastwerte, die zur Bildung der kammgefilterten Signale kombiniert werden. Das Ausgangssignal LPF wird in der adaptiven Steuerschaltung verwendet.
Wieder zu Fig. 3: Das Ausgangssignal BPF von den SBPF-Filtern 26 und 28 wird jeweils entsprechenden Eingangsklemmen von zwei Multiplexern 32 und 34 zugeführt. Der Ausgang des SBPF 28 ist mit einem ersten Eingang einer Kombinierschaltung 46 verbunden. Der Ausgang des Multiplexers 32 ist über eine Amplitudenschaltung 40 und eine Polaritäts-Invertierschaltung 44 mit einem zweiten Eingang der Kombinierschaltung 46 verbunden, und der Ausgang des Multiplexers 34 ist über eine Amplitudenschaltung 42 mit einem dritten Eingang der Kombinierschaltung 46 verbunden. Die Amplitudenschaltungen 40 und 42 werden zur Amplitudenbeeinflussung der Abtastwerte durch K beziehungsweise 1 - K durch ein Steuersignal K gesteuert, wobei K im wesentlichen Werte zwischen 0 und 1 einschließlich annimmt. Die Werte für K werden durch die adaptive K-Steuerschaltung 36 geliefert, die durch ein durch die Filter 26 bis 28 geliefertes Signal gesteuert wird. Die Polaritäts-Invertierschaltung wird durch das Modus-Steuersignal N/P gesteuert und läßt im NTSC-Modus die Abtastwerte unverändert durch und ergänzt die Abtastwerte im PAL-Modus.
Im NTSC-Betriebsmodus werden die Multiplexer 32 und 34 durch das von dem ODER-Gatter 18 gelieferte Signal so beeinflußt, daß sie jeweils von dem SBPF26 und dem SBPF 30 gelieferte Abtastwerte durchlassen. Siehe hierzu Pixel b in Fig. 1. Das gewünschte kammgefilterte Ausgangssignal ist (b - a) oder (b - c) oder allgemeiner
OUT = K(b - c) + (1 - K)(b - a) (1)
wobei K zwischen null und eins liegt. Wenn der das Pixel b darstellende Abtastwert durch das SBPF 28 geliefert wird, liefern der SBPF 26 und der SBPF30 Abtastwerte c und a. Der durch die Amplitudenschaltung 40 und die Polaritäts-Invertierschaltung 44 gelieferte Abtastwert ist (K)c, und der durch die Amplitudenschaltung 42 gelieferte Abtastwert ist (1 - K)a. Die Kombinier-Schaltung 46 kombiniert die Signale b, (1 - K)a und Kc entsprechend der Gleichung
OUT = b - Kc - (1 - K)a (2)
Diese Gleichung ist, wie gezeigt werden kann, zu der Gleichung 1 äquivalent. Als nächstes wird der PAL-Modus betrachtet und angenommen, daß die die Zeile N von Fig. 2 darstellenden kammgefilterten Abtastwerte erzeugt werden. In diesem Fall wird der Polaritäts-Inverter 44 durch die Modus-Steuerschaltung N/P so beeinflußt, daß die zugeführten Signale ergänzt werden. Der Multiplexer 34 wird durch das von dem ODER-Gatter 18 gelieferte Signal so beeinflußt, daß er abwechselnde Abtastwerte aus den Zeilen N-1 und N+1 durchläßt, insbesondere Abtastwerte aus den Zeilen N-1 und N+1, die mit dem Pfeilen 1, 7, 3, 9, 5 etc. bezeichnet sind. Der Multiplexer 32 läßt die dazwischenliegenden Abtastwerte aus den Zeilen N-1 und N+1 durch, insbesondere die durch die unterbrochenen Linien 6, 2, 8, 4, 10 etc. bezeichneten Abtastwerte. In dem Zeitpunkt, wo der Abtastwert b von dem SBPF 28 geliefert wird, wird der Abtastwert a von dem Multiplexer 34 geliefert und der Abtastwert c von dem Multiplexer 32. Die gewünschte resultierende Ausgangsspannung ist (b - a) oder (b + c) oder allgemeiner
OUT = K(b + c) + (1 - K)(b - a) (3)
wobei K zwischen null und eins einschließlich liegt. Der durch die Amplitudenschaltung 42 gelieferte Abtastwert ist (1 - K)a, und der durch die Amplitudenschaltung 40 und die Polaritäts-Invertierschaltung 44 gelieferte Abtastwert ist -Kc. Die Kombinier- Schaltung 46 kombiniert die Abtastwerte b, (1 - K)a und -Kc entsprechend der Gleichung
OUT = b - (1 - K)a + Kc (4)
Es läßt sich zeigen, daß diese Gleichung zu der Gleichung 3 äquivalent ist.
Die Anordnung von Fig. 3 bewertet die Amplitude der Abtastwerte und kombiniert sie dann in einer einzigen Kombinierschaltung zur Bildung der kammgefilterten Abtastwerte. Die in Fig. 4 dargestellte alternative Anordnung liefert die alternativen kammgefilterten Abtastwerte, kombiniert die alternativen kammgefilterten Abtastwerte proportional und liefert dadurch den gewünschten Ausgangs-Abtastwert. In Fig. 4 sind Bauteile, die mit den gleichen Bezugsziffern wie die Bauteile in Fig. 3 versehen sind, ähnlich und führen ähnliche Funktionen aus.
In Fig. 4 dient der Polaritäts-Inverter 64 nur zur Ergänzung der Abtastwerte im PAL- Betriebsmodus. Die gegebenenfalls vorgesehene Amplitudenschaltung 65 ist auch nur im PAL-Modus wirksam, und es wird angenommen, daß sie im NTSC-Modus kurzgeschlossen ist.
Nunmehr wird der NTSC-Betriebsmodus betrachtet mit Bezug auf die Abtastwerte, die die Pixel a, b und c in Fig. 1 darstellen. Wenn das SBPF 28 den Abtastwert b lie fert, liefern die Multiplexer 32 und 34 den Abtastwert c beziehungsweise a. Der Abtastwert b von dem SBPF 28 wird den jeweiligen Minuend-Eingangsklemmen von zwei Subtrahierschaltungen 60 und 62 zugeführt. Der Abtastwert c von dem Multiplexer 32 und der Abtastwert a von dem Multiplexer 34 werden jeweils den Subtrahend- Eingangsklemmen der Subtrahierstufen 60 und 62 zugeführt. Die Subtrahierstufe 60 liefert den alternativen kammgefilterten Abtastwert (b - c). Die Subtrahierstufe 62 liefert den alternativen kammgefilterten Abtastwert (b - a). Die kammgefilterten Abtastwerte (b - c) und (b - a) werden einer Amplituden- und Kombinier-Schaltung 63 zugeführt, die einen Ausgangs-Chrominanz-kammgefilterten Abtastwert OUTPUT nach der Gleichung
OUTPUT = K(b - c) + (1 - K)(b - a) (5)
liefert.
Im PAL-Betriebsmodus liefert der Multiplexer 34 abwechselnde Abtastwerte aus den Zeilen N-1 und N+1. Diese abwechselnden Abtastwerte haben entgegengesetzte Phase zu den vertikal ausgerichteten Abtastwerten in Zeile N. Der Multiplexer 32 liefert die dazwischenliegenden Abtastwerte abwechselnd aus den Zeilen N-1 und N+1. Diese dazwischenliegenden Abtastwerte haben gleiche Phase wie die entsprechenden vertikal ausgerichteten Abtastwerte in Zeile N. Die Subtrahierschaltung 62 liefert ein zeilenalternierendes, subtraktiv kammgefiltertes Signal LASCFS. Die Subtrahierstufe 60 liefert aufgrund der Polaritäts-Invertierschaltung 64 an ihrem Subtrahend- Eingangsweg ein zeilenalternierendes, additives kammgefilteres Signal LAACFS. Die Signale LASCFS und LAACSF werden in der Schaltung 63 proportional kombiniert und erzeugen ein kammgefiltertes Ausgangssignal OUTPUT, bestimmt durch
OUTPUT = (1 - K)(LASCFS) + K(LAACSF) (6)
wobei K zwischen null und eins liegt. Insbesondere ist während des Auftretens des Abtastwertes b in Zeile N (Fig. 2) LASCFS = (b - a), LAACSF = (b + c) und
OUTPUT = (1 - K)(b - a) (7)
was das gewünschte Signal darstellt.
Die fakultative Amplitudenschaltung 65 in dem Weg des LAACFS kann vorgesehen sein, um das LAACFS zu dämpfen, wenn die Luminanzkomponente groß ist gegenüber der Chrominanzkomponente. Wünschenswert ist, daß der Amplitudenfaktor Kch, um den das LAACFS gedämpft wird, sich dem Wert null annähert, wenn bei Abwe senheit von Chrominanz die Luminanz anwesend ist, und sich dem Wert 1 annähert, wenn die Chrominanz groß und die Luminanz niedrig ist. Die Erzeugung des Amplitudenfaktors Kch wird später anhand der Fig. 6, 7 und 8 beschrieben.
Die Schaltungen nach den Fig. 3 und 4 liefern ein adaptiv kammgefiltertes Chrominanzsignal. Wenn das Eingangssignal zu dem ADC ein zusammengesetztes Videosignal ist und ein getrenntes Luminanzsignal außerdem erwünscht ist, kann das kammgefilterte Chrominanzsignal von dem von dem Multiplexer 22 verfügbaren Videosignal subtrahiert werden. Das ist beispielhaft durch die Bauteile 70-72 in Fig. 4a dargestellt. Es kann auch erwünscht sein, ein Luminanzsignal adaptiv aus den alternativen kammgefilterten Luminanzsignalen zu erzeugen. Das ist beispielhaft durch das Bauteil 74 in Fig. 4A dargestellt. In Fig. 4A werden ein zusätzliches Luminanzsignal und ein kammgefiltertes Luminanzsignal von der Subtrahierstufe 70 entsprechenden Eingangsklemmen einer Kombinierschaltung 74 zugeführt. Die durch ein adaptives Steuersignal KL gesteuerte Kombinierschaltung 74 kombiniert das kammgefilterte Luminanzsignal von der Subtrahierstufe 70 und das zusätzliche Luminanzsignal in dem Verhältnis (1 - KL) beziehungsweise KL und erzeugt dadurch das Luminanz-Ausgangssignal. Der Wert des Steuersignals KL liegt zwischen null und eins. Die Erzeugung des Steuersignals KL und des zusätzlichen Luminanzsignals wird später anhand der Fig. 9 und 10 beschrieben.
Die Erzeugung des adaptiven Steuersignals K geschieht folgendermaßen: Im NTSC- Modus wird ein Verhältnis gebildet aus der Änderung in der Chrominanz zwischen den Zeilen N und N-1 (CC[N, N-1]) zu der Summe der Chrominanz-Änderung zwischen den Zeilen N und N-1 und zwischen den Zeilen N und N+1 (CC[N, N-1] + CC[N, N+1]), wobei CC die Chrominanz-Änderung bezeichnet. Die Chrominanz- Änderung CC[N, N-1] ist definiert als das Maximum der Differenzen zwischen den Paaren von Abtastwerten 2, 3 und 4. Die Chrominanz-Änderung CC[N, N-1] ist definiert als das Maximum der Differenzen zwischen den Paaren von Abtastwerten 7, 8 und 9. Da das Phasenverhältnis der jeweiligen Pixel jedes Paares ungefähr 180º beträgt, kann eine relativ genaue Chrominanz-Änderung durch Summierung der Abtastwerte für jedes Paar berechnet werden. Wenn somit die Summen der Abtastwertpaare 2, 3 und 4 mit S2, S3 und S4 bezeichnet werden, dann ist
CC[N, N-1] = [MAX( S2 , S3 , S4 )] (8)
wobei der Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung definiert ist als das Maximum der Absolutwerte der jeweiligen Summen S2, S3 und S4.
Ähnlich
CC[N, N+1] = [MAX( S7 , S8 , S9 )] (9)
Dann ist
KNTSC = [MAX( S2 , S3 , S4 )]/[MAX( S2 , S3 , S4 )+ MAX( S7 , S8 , S9 )] (10)
das von Natur aus begrenzt ist auf Werte zwischen null und eins. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wurde es als vorteilhaft erkannt, die Chrominanz- Differenzen CC[N, N-1] und CC[N, N+1] vor der Bildung des Verhältnisses unabhängig voneinander zu filtern. Dadurch können Artefakte durch Signalrauschen verringert und fehlerhaft ermittelte Farbfehler abgeschwächt werden. Im NTSC-Modus gibt es keine bevorzugte Richtung der Kammfilterung. Wenn K groß und klein ist, stammt der primäre Beitrag der kammgefilterten Signale aus den Zeilen (N, N+1) beziehungsweise (N, N-1).
Im PAL-Modus ist die bevorzugte Kammfilterungs-Richtung derart, daß die LASCFS und nicht die LAACFS geliefert werden. Somit liefert der Algorithmus zum Erzeugen von K ein K mit kleinem Wert, wenn kleine Chrominanz-Änderungen in der Richtung LAFCFS bestehen, und ein K mit großem Wert für große Chrominanz-Änderungen in der Richtung LASCFS.
Der Algorithmus zum Bestimmen des adaptiven Steuersignals K im PAL-Modus ist auch ein Verhältnis der Chrominanz-Differenzen zwischen den Zeilen N und N-1 zu der Summe der Chrominanz-Differenzen zwischen den Zeilen N und N-1 und den Zeilen N und N+1. Jedoch müssen die Chrominanz-Differenzen aufgrund der Art des PAL-Signals unterschiedlich berechnet werden. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die jeweiligen Abtastwerte der Abtastpaare 2, 4 und 8 gleiche Phase haben. Somit werden die Chrominanz-Differenzen für diese Paare durch Subtraktion der jeweiligen Abtastwerte innerhalb eines Paares berechnet. Die durch den Subtraktionsvorgang erzeugten Chrominanz-Differenzen sind mit D1 bezeichnet. Die Chrominanz- Differenzen für Paare von Abtastwerten 2, 4 und 8 sind D2, D4 beziehungsweise D8. Die jeweiligen Abtastwerte der Abtastwertpaare 3, 7 und 9 sind in Gegenphase, und somit können ihre Differenzen durch eine Summierung berechnet werden. Daher werden die jeweiligen Differenzen der Abtastwertpaare 3. 7 und 9 mit S3, S7 und S9 bezeichnet. Unter Verwendung der vorangehenden Definition
CC[N, N-1]PAL = MAX( D2 , S3 , D4 ) (11)
und
CC[N, N+1]PAL = MAX( S7 , D8 , S9 ) (12)
wird das Verhältnis K aus diesen Werten gebildet. In Fig. 2 ist zu bemerken, daß sich die Richtung der Kammfilterung von Zeile zu Zeile ändert. Beim Pixel b in Zeile N ist die bevorzugte Kombinierrichtung nach oben gerichtet, während beim Pixel c in Zeile N+1 die bevorzugte Kombinierrichtung nach unten gerichtet ist. Diese Änderung muß bei der Erzeugung des Faktors K berücksichtigt werden. Um diese Änderung sichtbar zu machen, sind die gebrochenen Linien und Pfeile zwischen den Zeilen N-1, N und N+1 vertikal vertauscht, während die Ziffern durchlaufend gelassen sind. In diesem Fall ist
CC[N, N-1]PAL = MAX( S2 , D3 , S4 ) (13)
und
CC[N, N+1]PAL = MAX( D7 , S8 , D9 ) (14)
Jedoch wird aufgrund der Wirkung der Multiplexer 32 und 34 die Gleichung 14 der Dividend des Verhältnisses für die Bildung von K, wenn die Richtung nach unten geht.
Unter der Annahme, daß das Eingangssignal eine Luminanz-Komponente enthält für identische Beiträge der Luminanz in den Zeilen N-1, N und N+1 im PAL-Modus, können die Chrominanz-Differenzsignale CC[N, N-1] und CC[N, N+1] unterschiedliche Beiträge der Luminanz enthalten, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das eine eine Differenz D1 und das andere eine Summe S1 sein kann. Im PAL-Modus kann das durch den Einsatz von zwei Änderungen in dem Algorithmus zum Erzeugen des Koeffizienten K kompensiert werden. Die erste besteht darin, den Ausdruck S3 in Gleichung 11 durch einen Ausdruck S3 ' zu ersetzen, wobei S3 ' bestimmt ist durch
S3 ' = MIN( S3L - S8L , S3 ) (15)
Die Ausdrücke S3L und S8L entsprechen den Summen der Abtastwertpaare 3 und 8, sind jedoch Tiefpaß- oder zusammengesetzte Versionen der Abtastwerte und nicht Bandpaß-Versionen. Die Differenz S3L - S8L ist äquivalent zu dem Absolutwert der Differenz der die Pixel a und c darstellenden Abtastwerte. Das Signal S3L - S8L wird durch Subtraktion der Tiefpaß-Abtastwerte von den SBPF's 26 und 30 gebildet (oder aus dem zusammengesetzten Videosignal von den Eingängen der SBPF's 26 und 30), die den Pixeln a und c relativ zu dem Pixel b entsprechen, und durch Auswertung der Größe der Differenz. Ein Ersatz des Ausdrucks S3 ' für den Ausdruck S3 in Gleichung 11 garantiert, daß K in der Nähe von 0 liegt, wenn eine äquivalente Luminanz mit hoher Frequenz von Zeile zu Zeile vorliegt, wie in einem Muster mit einem sogenannten Multi-Burst.
Die zweite Änderung an dem Algorithmus für den PAL-Modus ist die Bemessung des Dividenden des Verhältnisses K und die Hinzufügung einer Konstanten zu dem Nenner des Verhältnisses. Der bevorzugte PAL-Algorithmus für PAL ist somit
KPAL = (C1*CC[N, N-1])/(CC[N, N-1] + CC[N, N+1] + C2) (16)
wobei der Koeffizient C1 im allgemeinen in der Größenordnung von 1,5 liegt und die Konstante C2 ungefähr 4 beträgt. Diese Modifikationen bewirken folgendes:
a) sie ermöglichen, daß K schneller gegen eins geht und
b) stellen sicher, daß K näher bei null liegt, wenn dies günstig ist.
Fig. 6 enthält eine Schaltung zum Erzeugen der Abtastwerte für die benötigte Summe Si und die Differenz D1 für die Berechnung des adaptiven Steuersignals K. In Fig. 6 werden durch den Multiplexer 34 (Fig. 4) gelieferte Abtastwerte aus der Zeile N-1 und durch den SBPF 28 gelieferte Abtastwerte aus der Zeile N den jeweiligen Eingangsklemmen einer Addierstufe 604 und den Minuend- und Subtrahend- Eingangsklemmen einer Subtrahierstufe 606 zugeführt. Die Ausgangsdifferenzen von der Subtrahierstufe 606 werden der Kaskadenverbindung von drei Verzögerungselementen mit je der Verzögerung einer Abtastperiode zugeführt, die die verzögerten Signale Q7-Q10 liefern. Diese verzögerten Signale entsprechen Differenzen Di von Paaren von Abtastwerten, wie in der Tabelle I dargestellt ist. Die Ausgangssummen von der Addierstufe 604 werden der Kaskadenverbindung von drei Verzögerungselementen mit je der Verzögerung einer Abtastperiode zugeführt, die verzögerte Signale Q4-Q6 liefern. Diese verzögerten Signale entsprechen den Summen Si der Paare von Abtastwerten, wie in der Tabelle I dargestellt ist.
Die durch den Multiplexer 32 gelieferten Abtastwerte aus der Zeile N+1 werden einer Schaltung 610 zur Polaritätsumkehr oder zur Ergänzung zugeführt, die entsprechend dem Modus-Steuersignal N/P Abtastwerte im NTSC-Modus ergänzt und die Abtastwerte im PAL-Modus unverändert durchläßt.
Abtastwerte von der Polaritäs-Umkehrschaltung 610 werden einer Eingangsklemme einer Addierstufe 600 und der Subtrahend-Eingangsklemme einer Subtrahierstufe 602 zugeführt. Abtastwerte von dem SBPF 28 werden einer zweiten Eingangsklemme der Addierstufe 600 und der Minuend-Eingangsklemme der Subtrahierstufe 602 zugeführt. Ausgangs-Abtastwerte von der Subtrahierstufe 602 werden der Kaskadenverbindung von drei Verzögerungselementen für je eine Abtastperiode zugeführt, die die verzögerten Signale Q1-Q3 liefern. Im NTSC-Modus entsprechen die verzögerten Signale Q1-Q3 den Summen S1 von Abtastwertpaaren, wie in der Tabelle I dargestellt ist. Im PAL-Modus entsprechen die verzögerten Signale Q1-Q3 den Differenzen Di der Abtastwertpaare, wie in der Tabelle I dargestellt ist.
Das Ausgangssignal von der Addierstufe 600 wird einem Verzögerungselement für zwei Abtastperioden zugeführt, das das verzögerte Signal Q11 liefert. Im NTSC- Modus entspricht das Signal Q11 einem aus den Zeilen N und N+1 gelieferten kammgefilterten Signal und ist äquivalent zu dem durch die Subtrahierstufe 60 in Fig. 4 gelieferten Signal. Im PAL-Modus entspricht das Signal Q11 dem zeilenalternierenden, additiv kammgefilterten Signal LAASCF.
Es sei bemerkt, daß das Signal Q8 äquivalent ist zu einem im NTSC-Modus aus den Zeilen N und N-1 gelieferten kammgefilterten Signal und zu dem zeilenalternierenden, subtraktiv kammgefilterten Signal LASCSF im PAL-Modus. TABELLE I
Tabelle I zeigt die durch die Signalausgänge Qi von Fig. 6 gelieferten Ausgangssummen Si und Differenzen Di. Die Summen Si und die Differenzen Di entsprechen den Summen und Differenzen von Paaren i von Abtastwerten, wie sie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet sind. Die Tabelle enthält jeweilige Ausgangssignale für den NTSC-Modus in der mit NTSC bezeichneten Reihe. Die mit PAL U bezeichnete Reihe entspricht Ausgangssignalen Qi für den Betrieb im PAL-Modus, wie in Fig. 2, wo der bevorzugte Differenzkamm für Zeile N (zum Beispiel Abtastwert b) in Richtung nach oben erfolgt. Die mit PAL D bezeichnete Reihe entspricht den Ausgangssummen und Differenzen für den Betrieb im PAL-Modus, wo das bevorzugte Differenzkamm in Richtung nach unten wirkt, das heißt bei der Lieferung eines die Zeile N-1 oder die Zeile N+1 darstellenden kammgefilterten Signals.
Fig. 7 zeigt die bevorzugte Schaltung zum Erzeugen des adaptiven Steuersignals K entsprechend dem bevorzugten Algorithmus. Dabei wurde die Annahme getroffen, daß die Wichtungsschaltungen 40 und 42 (Fig. 3) und die Schaltung 63 zur Amplitudenbeeinflussung und -kombination (Fig. 4) die Abtastwerte um Achtel in der Amplitude verringern. Der Wert von K stellt die Anzahl von Achteln dar und liegt daher entsprechend den Amplitudenfaktoren von null bis eins zwischen null und acht.
In Fig. 7 werden die jeweiligen durch die Schaltung von Fig. 6 gelieferten Signale Qi einer Bank 700 von Absolutwertschaltungen zugeführt, die nur die Absolutwerte der jeweiligen Abtastwerte durchlassen. Die Absolutwerte der Signale Q4 und Q6 werden einem Maximum-Detektor 720 zugeführt, der das größere der beiden Signale durchläßt, das heißt max ( Q4 , Q6 ). Das Ausgangssignal von dem Maximum-Detektor 720 wird jeweiligen ersten Eingangsklemmen von zwei-zu-eins-Multiplexern 730 und 740 zugeführt. Die Absolutwerte der Signale Q3 und Q1 werden jeweiligen Eingangsklemmen eines Maximum-Detektors 710 zugeführt, der das größere der beiden zugeführten Signale zu jeweiligen zweiten Eingangsklemmen der Multiplexer 730 und 740 durchläßt. Im NTSC-Modus werden die Multiplexer 730 und 740 durch das Modus-Steuersignal N/P so beeinflußt, daß sie jeweils die Signale von den Maximum-Detektoren 720 und 710 durchlassen. Im PAL-Modus lassen die Multiplexer 730 und 740 jeweils das durch die Maximum-Detektoren 710 und 720 gelieferte Signal durch.
Das durch den Multiplexer 740 durchgelassene Signal wird einer ersten Eingangsklemme eines Maximum-Detektors 760 und der Absolutwert des Signals Q2 dessen zweiter Eingangsklemme zugeführt. Der Maximum-Detektor 760 läßt das größere Signal von dem durch den Multiplexer 740 übertragenen Signal und dem Signal Q2 durch. Der Ausgang des Maximum-Detektors 760 entspricht dem Wert CC[N, N+1], der gleich max ( S7 , S8 , S9 ) im NTSC-Modus ist. Dieses Signal wird dann in dem Tiefpaßfilter 760 tiefpaßgefiltert.
Das durch den Multiplexer 730 durchgelassene Signal wird einem ersten Eingang eines Maximum-Detektors 750 zugeführt. Ein zweites Signal von einem Minimum- Detektor 786 wird einem zweiten Eingang des Maximum-Detektors 750 zugeführt. Der Absolutwert des Signals Q5 wird einer ersten Eingangsklemme des Minimum- Detektors 786 zugeführt. Das Signal von den LPF-Ausgängen der SBPF's 26 und 30 (oder das zusammengesetzte Videosignal von den Eingängen zu den SBPFF's 26 und 30) wird jeweiligen Eingangsklemmen einer Subtrahierstufe 782 zugeführt. Das Ausgangssignal von der Subtrahierstufe 782 wird einer zweiten Eingangsklemme des Minimum-Detektors 786 zugeführt. Der Minimum-Detektor 786 wird durch das Modus-Steuersignal N/P gesteuert und läßt den Absolutwert des Signals Q5 im NTSC- Modus durch und läßt das Signal S3 ' im PAL-Modus durch, wobei S3 ' durch die Gleichung 15 definiert ist.
Der Maximum-Detektor 750 läßt das Signal CC[N, N-1] durch, sowohl im NTSC- Modus als auch im PAL-Modus. Im NTSC-Modus entspricht dieses Signal MAX( S2 , S3 , S4 ) und im PAL-Modus MAX( D2 , S3 ', D4 ). Das über den Detektor 750 geführte Signal wird in dem Tiefpaßfilter 762 tiefpaßgefiltert. Das Tiefpaßfilter 762 (und das Tiefpaßfilter 764) können durch das Modus-Steuersignal N/P auswählbar ausgebildet sein, um das Ansprechverhalten für das PAL- oder NTSC- Signalspektrum zu beschneiden, oder es kann einen festen Aufbau haben, wenngleich ein derartiger fester Aufbau die Wirksamkeit in dem einen oder anderen der beiden Modi beeinträchtigen kann. Eine beispielhafte Übertragungsfunktion H(Z) für ein auswählbares Filter 762 (und 764) für NTSC-Signale ist gegeben durch
H(Z)N = (1 + Z&supmin;¹ - Z&supmin;² + 2Z&supmin;³ + Z&supmin;&sup4; + Z&supmin;&sup5; + Z&supmin;&sup6;)/8
und ist für PAL-Signale gegeben durch
H(Z)P = (1 + 2Z&supmin;² + 2 Z&supmin;&sup4; + 2Z&supmin;&sup6; + Z&supmin;&sup8;)/8
wobei Z die übliche Transformationsveränderliche Z ist.
Das durch das Tiefpaßfilter 762 gelieferte Signal stellt den Zähler des Verhältnisses dar, das das adaptive Steuersignal K bestimmt. Dieses Signal wird dem durch das Tiefpaßfilter 764 gelieferten Signal in einer Addierstufe 780 hinzugefügt und erzeugt den Nenner (NTSC) des Verhältnisses K. Die Ausgangssumme von der Addierstufe 780 wird einem Eingang eines Multiplexers 776 und einem Eingang einer Addierstufe 778 zugeführt. Ein konstanter Wert C2 (zum Beispiel 4) wird einem zweiten Eingang der Addierstufe 778 zugeführt. Das durch die Addierstufe 778 gelieferte Ausgangssignal ist der geänderte Nenner des Verhältnisses K für den Betrieb im PAL-Modus. Das Ausgangssignal von der Addierstufe 778 wird einer zweiten Eingangsklemme des Multiplexers 776 zugeführt. Der durch das Modus-Steuersignal N/P gesteuerte Multiplexer 776 liefert den geeigneten Nennerwert zu dem Divisor-Eingangsanschluß der Teilerschaltung 772.
Der Zählerwert von dem Tiefpaßfilter 762 wird einer Amplitudenstufe 768 mit dem Faktor 8 und einer Amplitudenstufe 766 mit dem Faktor 12 zugeführt, deren Ausgänge mit jeweiligen Eingangsanschlüssen eines Multiplexers 770 verbunden sind. Die Amplitudenstufen 768 und 766 sind eingefügt, um die Werte für K von null auf eins, von null auf acht (NTSC) und von 1,5 (null-zu-eins) auf 1,5 (null-zu-acht) (PAL) umzusetzen, und zwar aus dem Grunde, daß die Amplitudenstufen 40, 42 und 43 in Achteln multiplizieren. Der Multiplexer 770 wählt das um den Faktor 8 in der Amplitude geänderte Signal für den NTSC-Modus und das um den Faktor 12 in der Amplitude geänderte für den PAL-Modus aus. Das Ausgangssignal von dem Multiplexer 770 wird der Dividend-Eingangsklemme der Tellerschaltung 772 zugeführt, die das adaptive Steuersignal K erzeugt. Dieses Signal wird einem Begrenzer 774 zugeführt, um sicherzustellen, daß die Werte von K den Dezimalwert 8 nicht übersteigen (für Amplitudenschaltungen, die die Amplitude um Achtel ändern).
Das Steuersignal Kch für die wahlweise vorgesehene Amplitudenschaltung 65 (Fig. 4) wird durch die in Fig. 8 dargestellte Schaltung erzeugt. Das Signal Kch soll sich an null annähern, wenn Luminanz bei Abwesenheit von Chrominanz anwesend ist, und ist gleich 1, wenn beide Chrominanzwerte groß sind relativ zu der Luminanz. In der Anordnung nach Fig. 8 werden die Werte für Kch deshalb in den Bereich 0-8 übertragen, weil von der Amplitudenschaltung 65 (Fig. 4) angenommen wird, daß sie um Achtel multipliziert. Der durch die Schaltung von Fig. 8 durchgeführte Algorithmus ist gegeben durch die Gleichung
Kch = 8 HFLI + CI für 0 ≤ Kch ≤ 8}
} (17)
= 8 für Kch > 8 }
wobei HFLI ein Indikator für eine hochfrequente Luminanz und CI ein Chrominanz- Indikator ist. Der Luminanz-Indikator wird bestimmt durch den geringeren Teil des Luminanz-Inhaltes des Abtastwertpaares 3 (Fig. 2) und das Maximum des Luminanz- Inhaltes der Abtastwertpaare 7 und 9. Es sei bemerkt, daß die Chrominanzkomponenten der Abtastwerte jedes Paares 3, 7 und 9 in Gegenphase sind, so daß die Summen S3, S7 und S9 im wesentlichen das Zweifache des mittleren Luminanz- Inhaltes darstellen.
Das Maximum der Summen S7 und S9 von dem Multiplexer 740 (Fig. 7) wird einer Eingangsklemme eines Minimumdetektors 802 und der Absolutwert des Signals Q5 (von Fig. 6) einer zweiten Eingangsklemme des Minimum-Detektors 802 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Minimum-Detektors 802 entspricht MIN(MAX ( S7 , S9 ), S3 ), der gleich ist dem Zweifachen des Luminanz-Indikators.
Der Chrominanz-Indikator CI für die Gleichung 17 wird folgendermaßen bestimmt: Die Differenzen D1, D3, D5, D7 und D9 der Abtastwertpaare 1, 3, 5, 7 und 9 werden zunächst berechnet, wobei jede Differenz etwa gleich dem Zweifachen der mittleren Chrominanz ist. Die Differenzen (D3 - D5), (D1 - D3) und (D7 - D9) werden dann berechnet, wobei jede dieser Differenzen etwa gleich dem Vierfachen der mittleren Chrominanz ist. Das Maximum der Absolutwerte dieser drei doppelten Differenzen ist der Chrominanz-Indikatorwert.
In Fig. 8 wird der Chrominanz-Indikator CI durch Subtraktion des Signals Q7 (Fig. 6) von dem Signal Q9 in der Subtrahierstufe 816 gebildet. Die Ausgangsdifferenzen von der Subtrahierstufe 816 werden einem Absolutwertdetektor 818 und danach Verzögerungselementen 820 und 822 für eine Abtastperiode zugeführt. Während des Zeitraums, wo das Pixel b betrachtet wird, liefern der Absolutwertdetektor 818 und die Verzögerungselemente 820-822 die Abtastwerte D3 - D1 , D7 - D9 beziehungsweise D3 - D5 . Diese Abtastwerte werden einem Maximum-Detektor 824 zugeführt, der den größten dieser Abtastwerte einer Amplitudenschaltung 804 zuführt, deren Ausgangsspannung gleich dem Zweifachen des Chrominanz-Indikators ist. Der Wert 2HFLI von dem Minimum-Detektor 802 und der Wert 2C1 von der Amplitudenschaltung 804 werden einer Subtrahierstufe 806 zugeführt, die den Differenzwert 2HFL1-2CI liefert. Diese Differenzwerte werden einem Tiefpaßfilter und Begrenzer 808 zugeführt, der das Signal auf einen Wert von 16 glättet und begrenzt. Die gefilterten Differenzen von dem Tiefpaßfilter/Begrenzer 808 werden in einer Subtrahierstufe 810 von einem konstanten Wert von 16 subtrahiert, die die Werte (16-2HFLI + 2CI) liefert. Die durch die Subtrahierstufe 810 gelieferten Differenzen werden in der Schaltung 812 in der Amplitude auf die Hälfte verringert und erzeugen Werte (8-HFLI + CI), die einer Eingangsklemme eines zwei-zu-eins-Multiplexers 814 zugeführt werden. Ein konstanter Wert von acht wird einer zweiten Eingangsklemme des Multiplexers 814 zugeführt. Der Multiplexer 814, der durch das Modus-Steuersignal N/P gesteuert wird, liefert den Wert 8 im NTSC-Modus und die Werte (8-HFLI + CI) im PAL-Modus.
Die Erzeugung des Steuersignals KL für die adaptive Auswahl der alternativen Luminanzsignale (Fig. 4A) wird anhand der Fig. 9 beschrieben. Der Algorithmus zur Bestimmung von KL ist gegeben durch
KL = Kch - (2K-1) (18)
wobei (2K-1) und KL beide so begrenzt werden, daß sie größer als oder gleich null sind. Der Wert von KL wird so gewählt, daß er gleich Kch ist, bis K den Wert 1/2 überschreitet und dann auf null abfällt, wenn K auf eins ansteigt. In Fig. 9 wird das Steuersignal K (von der Schaltung gemäß Fig. 7) in der Amplitudenschaltung 900 um den Faktor 2 erhöht. Der Wert 2K von der Schaltung 900 und ein konstanter Wert von acht werden jeweiligen Eingangsklemmen einer Subtrahierstufe 902 zugeführt, die die Differenzen 2K-8 liefert. Diese Differenzen werden der Subtrahend- Eingangsklemme einer weiteren Subtrahierstufe 906 über einen Begrenzer 904 zugeführt, der zwingend bewirkt, daß die der Subtrahierstufe 906 zugeführten Differenzen größer als oder gleich null sind. Das Steuersignal Kch (von der Schaltung gemäß Fig. 8) wird der Minuend-Eingangsklemme der Subtrahierstufe 906 zugeführt, die die Differenzen Kch - (2K-8) liefert. Diese Differenzen werden einer ersten Eingangsklemme eines Multiplexers 910 über einen Begrenzer 908 zugeführt, der zwingend bewirkt, daß die Differenzwerte größer als oder gleich null sind. Ein Wert von null wird einer zweiten Eingangsklemme des Multiplexers 910 zugeführt. Der Multiplexer 910 wird durch das Modus-Steuersignal N/P gesteuert und liefert im NTSC-Modus einen Nullwert von KL und läßt den Wert (Kch-2K-8) im PAL-Modus durch. Der Wertebereich von KL wurde von 0-1 auf 0-8 überführt, weil die Amplituden- und Kombinier-Schaltung 74 die jeweiligen Signale um Achtel in der Amplitude ändert. Zusätzlich wurden beide Signale Kch und K, die zur Bestimmung des Wertes KL dienen, ebenfalls um den Faktor zwei umgesetzt.
Das der Amplituden- und Kombinier-Schaltung 74 von Fig. 4A zugeführte zusätzliche Luminanzsignal kann unter Verwendung der beispielhaften Schaltung von Fig. 10 erzeugt werden. Das Signal Q5 (im PAL-Modus) ist eine Folge von Summen von Abtastwertpaaren in Gegenphase und entspricht damit einem alternierenden Luminanzkammgefilterten Signal für die Luminanzsignale in dem Chrominanz-Frequenzband. Dieses Signal ist äquivalent zu einem 1-H Luminanz-kammgefilterten Signal. Das Signal Q2 entspricht einer Folge von Differenzen von Abtastwertpaaren mit gleicher Chrominanz-Phase. Wenn das Signal Q2 von dem Signal Q5 subtrahiert wird, entsprechen die erzeugten Differenzen den Summen der vertikal ausgerichteten Abtastwerte aus den Zeilen N-1 und N+1, wobei diese Abtastwerte gegenphasige Chrominanzkomponenten aufweisen. Die erzeugten Differenzen entsprechen daher einem 2-H Luminanz-kammgefilterten Signal für das Chrominanz-Frequenzband. Die kammgefilterte Luminanz über zwei Zeilen mittelt über Pixelfehler und erzeugt die geeigneten Luminanzwerte, bewirkt jedoch eine Verringerung der Vertikalauflösung bei Bildübergängen. Die Kammfilterung über eine Zeile bewirkt eine bessere Vertikalauflösung, jedoch werden Chrominanz-Differenzen, zum Beispiel aufgrund von Burst-Phasenfehlern nicht ausgeglichen. Ein vernünftiger Kompromiß besteht darin, eines der 1-H und 2-H kammgefilterten Signale zu verwenden, das bei einem bestimmten Pixel die minimale Größe hat.
Das 2-H Luminanz-kammgefilterte Signal wird (in Fig. 10) durch die Subtrahierstufe 952 erzeugt, die durch die Signale Q2 und Q5 gesteuert wird. Das 1-H kammgefilterte Luminanzsignal Q5 und das 2-H kammgefilterte Luminanzsignal von der Subtrahierstufe 952 werden jeweiligen Eingangsklemmen eines Minimum-Detektors 950 zugeführt. Der Minimum-Detektor 950 leitet das eine der 1-H und 2-H kammgefilterten Luminanzsignale mit der geringeren Größe zu einer Amplitudenschaltung 954, die das zugeführte kammgefilterte Signal normalisiert. Das niederfrequente Lumi nanzsignal von dem LPF-Ausgang des SBPF 28 und das hochfrequente kammgefilterte Luminanzsignal von der Amplitudenschaltung 954 werden in einer Addierstufe 958 kombiniert und erzeugen das zusätzliche Luminanzsignal, das nur in dem Chrominanz-Frequenzband kammgefiltert wird.

Claims

1. Kammfilter-Vorrichtung für mehrere Modi zur Kammfilterung von Videosignalen nach der NTSC- und PAL-Norm in einem ersten und einem zweiten Modus, wobei die Videosignale eine Chrominanz-Komponente enthalten und die Vorrichtung Abtastmittel zum Liefern von Videosignal-Abtastwerten enthält, deren Auftreten mit einer Chrominanz-Unterträgerachse im NTSC-Modus in der Phase und um eine vorbestimmte Gradzahl relativ zu der Chrominanz-Unterträgerachse im PAL-Modus ausgerichtet ist, und wobei die Vorrichtung außerdem Verzögerungsmittel zum Liefern von Video-Abtastwerten wenigstens einer ersten, zweiten und dritten horizontalen Zeile sowie auf ein Steuersignal ansprechende Mittel enthält zum Erzeugen von alternativen kammgefilterten Signalen, die die zweite horizontale Zeile in beiden Modi darstellen, wobei die Vorrichtung außerdem Mittel zum Erzeugen des Steuersignals enthält, gekennzeichnet durch Mittel zum Erzeugen jeweiliger Summen von Abtastwerten aus der ersten und der zweiten horizontalen Zeile und aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile und zum Erzeugen jeweiliger Differenzen von Abtastwerten aus der ersten und der zweiten horizontalen Zeile und aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile sowie Mittel, die auf die jeweiligen Summen von Abtastwerten ansprechen und das Steuersignal in dem ersten Modus erzeugen sowie auf einige der jeweiligen Summen und einige der jeweiligen Differenzen ansprechen und das Steuersignal in dem zweiten Modus erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summen eine erste Mehrzahl von Absolutwerten enthalten, die Summen von Abtastwerten aus der ersten und der zweiten horizontalen Zeile darstellen, und eine zweite Mehrzahl von Absolutwerten enthalten, die die Summen von Abtastwerten aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile darstellen, und die Mittel, die auf die jeweiligen Summen und Differenzen ansprechen und die Steuersignale in dem ersten und zweiten Modus erzeugen, folgendes enthalten:

Mittel zum Bestimmen des Maximums MAXN(1-2) der der ersten Mehrzahl von Absolutwerten und des Maximums MAXN(2-3) der zweiten Mehrzahl von Absolutwerten und

Mittel, die auf das MAXN(1-2) und das MAXN(2-3) ansprechen und in dem ersten Modus das Steuersignal entsprechend einem Verhältnis eines der MAXN(1-2) und MAXN(2-3) zu der Summe von MAXN(1-2) und MAXN(2-3) erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen eine dritte Mehrzahl von Absolutwerten enthalten, die Differenzen zwischen den Abtastwerten aus der ersten und zweiten horizontalen Zeile und einer vierten Mehrzahl von Absolutwerten, die Differenzen aus der zweiten und dritten horizontalen Zeile darstellen, und daß die Mittel, die auf die jeweiligen Summen und Differenzen ansprechen und die Steuersignale in dem ersten und dem zweiten Modus erzeugen, ferner folgendes enthalten: Mittel zum Bestimmen des Maximums MAXP(1-2) von vorbestimmten der ersten und dritten Mehrzahlen von Absolutwerten und des Maximums MAXP(2-3) von vorbestimmten der zweiten und vierten Mehrzahl von Absolutwerten sowie Mittel, die auf das MAXP(1-2) und das MAXP(2-3) ansprechen und in dem zweiten Modus das Steuersignal entsprechend einem Verhältnis des MAXP(1-2) und MAXP(2-3) zu der Summe von MAXP(1-2) und MAXP(2-3) erzeugen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis die Form

MAXN(1-2)/(MAXN(1-2) + MAXN(1-3))

in dem ersten Modus und die Form

C1*MAXP(1-2)/(MAXP(1-2) + MAXP(2-3) + C2)

in dem zweiten Modus hat, wobei C1 und C2 vorbestimmte Konstanten sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch jeweilige Mittel zur Tiefpaßfilterung der Maxima MAXN(1-2) und MAXN(2-3) in dem ersten Modus und zur Tiefpaßfilterung der Maxima MAXP(1-2) und MAXP(2-3) in dem zweiten Modus.

6. Kammfilter-Vorrichtung für mehrere Modi zur Kammfilterung von Videosignalen nach der NTSC- und PAL-Norm in einem ersten und einem zweiten Modus, wobei die Videosignale eine Chrominanz-Komponente enthalten und die Vorrichtung Abtastmittel zum Liefern von Videosignal-Abtastwerten enthält, deren Auftreten mit einer Chrominanz-Unterträgerachse in dem NTSC-Modus in der Phase ausgerichtet und um eine vorbestimmte Gradzahl relativ zu der Chrominanz-Unterträgerachse in dem PAL-Modus ausgerichtet ist, und wobei die Vorrichtung außerdem Verzögerungsmittel zum Liefern von Video-Abtastwerten wenigstens einer ersten, zweiten und dritten horizontalen Zeile sowie auf ein Steuersignal ansprechende Mittel enthält zum Erzeugen von alternativen, kammgefilterten Signalen, die die zweite horizontale Zeile in beiden Modi darstellen, wobei die Vorrichtung außerdem Mittel zum Erzeugen des Steuersignals enthält,

gekennzeichnet durch

erste Mittel, die auf die Video-Abtastwerte ansprechen und die erste und dritte horizontale Zeile darstellen, zum Liefern von Abtastwerten, die die erste horizontale Zeile in dem ersten Modus darstellen, und zum Liefern von Abtastwerten abwechselnd aus der ersten und der dritten Zeile in dem zweiten Modus,

zweite Mittel, die auf die Video-Abtastwerte ansprechen und die erste und die dritte horizontale Zeile darstellen, zum Liefern von Abtastwerten, die die dritte horizontale Zeile in dem ersten Modus darstellen, und zum Liefern von Abtastwerten abwechselnd aus der dritten und der ersten horizontalen Zeile in dem zweiten Modus,

erste Kombiniermittel, die auf die durch die ersten Mittel gelieferten Abtastwerte und auf die Abtastwerte aus der zweiten Zeile ansprechen, zum Bilden einer ersten Mehrzahl von ersten Kombinationen von Abtastwerten, wobei diese Kombinationen den Summen von Paaren von vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus der ersten und der zweiten horizontalen Zeile in dem ersten Modus entsprechen und den Summen von Paaren von vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile alternierend mit Summen von Paaren von vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus der ersten und zweiten horizontalen, Zeile in dem zweiten Modus entsprechen,

zweite Kombiniermittel, die auf durch die zweiten Mittel gelieferten Abtastwerte und auf Abtastwerte aus der zweiten horizontalen Zeile ansprechen, zum Bilden einer zweiten Mehrzahl von Abtastwert-Kombinationen, wobei diese Kombinationen den Summen von Paaren aus vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile in dem ersten Modus und den Differenzen von Paaren von vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus der ersten und der zweiten horizontalen Zeile entsprechen, die mit Differenzen von Paaren von vertikal ausgerichteten Abtastwerten aus der zweiten und der dritten horizontalen Zeile in dem zweiten Modus abwechseln,

Mittel, die auf die erste Mehrzahl von Abtastwerten in dem ersten Modus und die erste und zweite Mehrzahl von Abtastwerten in dem zweiten Modus ansprechen und den Absolutwert MAX1 der Abtastwertkombinationen von Paaren von Abtastwerten aus der ersten und der zweiten horizontalen Zeile mit dem größten Absolutwert liefern,

Mittel, die auf die zweite Mehrzahl von Abtastwerten in dem ersten Modus und die erste und zweite Mehrzahl von Abtastwerten in dem zweiten Modus ansprechen, zum Liefern des Absolutwertes MAX2 der Abtastwertkombination von Paaren von Abtastwerten aus der zweiten und dritten horizontalen Zeile mit dem größten Absolutwert und

Mittel, die auf die Absolutwerte MAX2 und MAX1 ansprechen und das Steuersignal erzeugen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die auf die Absolutwerte MAX2 und MAX1 ansprechen und das Steuersignal erzeugen, Mittel enthalten zum Bilden eines Verhältnisses mit der Form

MAX1/(MAX1 + MAX2)

in dem ersten Modus und mit der Form

C1*MAX1)/(MAX1 + MAX2 + C2)

in dem zweiten Modus, wobei C1 und C2 vorbestimmte Konstanten sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch jeweilige Mittel zur Tiefpaßfilterung der Maxima MAX1 und MAXN2.