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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur
Rückwärtswiedergabe eines Fernsehbildes. Eine derartige Anordnung wird in Video-Wiedergabegeräten
mit Rückwärtswiedergabemöglichkeit verwendet. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls
auf ein Video-Wiedergabegerät, das mit einer derartigen Anordnung versehen ist, Ein
derartiges Wiedergabegerät kann beispielsweise ein Videorecorder oder ein CD-
Videospieler sein.
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Video-Wiedergabegeräte sind im allgemeinen mit einer
Rückwärtswiedergabemöglichkeit versehen, wobei die aufgezeichnete Videoszene rückwärts
wiedergegeben wird. Bei den heutigen Videorecordern wird das Bildsignal als eine Folge
von Teilbildern aufgezeichnet, die paarweise ein zeilenversprungenes Bild formen. Für
diese Art von Geräten gebraucht man die Bezeichnung "Field-based"-Videorecorder.
In der Rückwärtswiedergabebetriebsart eines derartigen "Field-based"-Videorecorders
werden die Teilbilder in der umgekehrten Reihenfolge gelesen und wiedergegeben.
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Für eine neue Generation digitaler Videorecorder wird Speicherung und
Signalverarbeitung völlig zeilenversprungener Bilder des Bildsignals erwogen. Diese
"Frame-based"-Videorecorder umfassen notwendigerweise eine Schaltungsanordnung,
damit von jedem zeilenversprungenen Bild nacheinander das geradzahlige und das
ungeradaahlige Teilbild wiedergegeben wird. In der Rückwärtswiedergabebetriebsart,
in der die Bilder in der umgekehrten Reihenfolge von dem Band ausgelesen werden,
müssen die beiden Teilbilder jedes Bildes in der umgekehrten Reihenfolge wieder
gegeben werden. Denn die beiden Teilbilder eines Bildes wurden zu verschiedenen
Zeitpunkten erhalten. Sollte die Umkehrung ihrer Reihenfolge nicht stattfmden, wäre das
Bildsignal Bewegungsartfakten ausgesetzt. Bewegtbilder würden nicht fließend
sondem stoßartig wiedergegeben werden.
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Es ist nun u.a. eme Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Anordnung zu schaffen, mit der die Bewegungsrichtung innerhalb eines zeilenversprungenen
Fernsehbildes umgekehrt wird.
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Dazu ist die Anordnung nach der Erfindung mit Mitteln versehen um
das zeilenversprungene Bildsignal aufzuteilen, und zwar in ein räumliches Signal, das
die niedrigsten Vertikal-Bildfrequenzen umfaßt und ein Bewegungshilfssignal, das die
höchsten Vertikal-Bildfrequenzen umfaßt, und mit Mitteln, um bei
Rückwärtsbildwiedergabe das Bewegungssignal von dem räumlichen Signal zu subtrahieren. Es stellt
sich nun heraus, daß Rückwärtsbildwiedergabe fließend und ohne spürbare
Bewegungsartefakte möglich ist. Die Anordnung hat eine einfache struutur, die
Wiedergabereihenfolge der Teilbilder jedes Bildes ist dieselbe wie bei Vorwärtswiedergabe.
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Die Aufteilung eines zeilenversprungenen Bildsignals in ein räumliches
Signal und ein Bewegungshilfssignal wurde bereits in der nicht-vorveröffentlichten
Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 520 546 (veröffentlicht am 30.12.92)
vorgeschlagen. In dieser Patentanmeldung wurde erläutert, daß das räumliche Signal das
räumliche Bild darstellt und daß die Addierung dazu des Bewegungshilfssignals die
Bewegung in dem Bild rekonstruiert. Es hat sich nun herausgestellt, daß Subtrahierung
des Bewegungshilfssignals von dem räumlichen Signal die Bewegungsrichtung
umkehren läßt. In der genannten Patentanmeldung ist ebenfalls angegeben, daß die beiden
Signale zusammen nicht das völlige Vertikal-Frequenzspektrum zu umfassen
brauchen. Die Bandbreite des räumlichen Signals hat einen engen Zusammenhang mit der
gewünschten Bildauflösung und ffir die Rekonstruktion der Bewegung reicht ein
schmalbandiges Bewegungshilfssignal aus. Dies gilt auch für Bewegungsumkehrung
zwecks der Rückwärtswiedergabe.
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Die Mittel zum Aufteilen des zeilenversprungenen Bildsignals in ein
räumliches Signal und ein Bewegungshilfssignal können durch ein
Vertikal-Tiefpaßfilter bzw. ein Vertikal-Hochpaßfilter gebildet werden. Die Erfindung ist insbesondere
geeignet in Situationen, wo das Bildsignal bereits vor der Aufzeichnung aufgeteilt ist.
Das räumliche Signal und das Bewegungshilfssignal sind dann einzeln aufgezeichnet.
Bei Wiedergabe brauchen sie nur getrennt zu werden, beispielsweise mit Hilfe einer
Demultiplexschaltung.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform von Filtern, dargestellt in Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt einige Diagramme zur Erläuterung der in Fig. 1
dargestellten Anordnung,
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Fig. 4 zeigt einen Videorecorder mit einer erfindungsgemäßen
Anordnung.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine erfmdungsgemäße Anordnung. Die
Anordnung umfaßt ein Vertikal-Tifpaßfilter 11 und ein Vertikal-Hochpaßfilter 12. Der
Anordnung wird ein zeilenversprungenes Bildsignal in Form digitaler Bildabtastwerte
xi(u,v) zugeführt. Das Tiefpaßfilter 11 liefert ein räumliches Signal xi(u,v). Das
Hochpaßfilter 12 liefert ein Bewegungshilfssignal xm(U,V). Das Bewegungshilfssignal
xm(U,V) wird einerseits unmittelbar und andererseits über einen Inverter 24 einem
Wahlschalter 25 zugeführt. Je nach der Stellung des Wahlschalters 25 wird das
unmittelbare Bewegungshilfssignal xm(U,V) oder das invertierte Bewegungshilfssignal
- xm(U,V) in einer Addierschaltung 26 zu dem räumlichen Signal xs(u,v) addiert. Die
Addierschaltung 26 liefert ein zeilenversprungenes Ausgangssignal yi(U,V). Der
Wahlschalter 25 wird durch ein Vorwärts/Rückwärtsbedienungssignal F/R gesteuert. Für
normale Vorwärtswiedergabe steht der Wahlschallter in der dargestellten Stellung. Das
Bewegungshilfssignal xm(U,V) und das räumliche Signal xs(u,v) werden danach
zusammenaddiert. In der Rückwärtswiedergabebetriebsart steht der Wahlschalter in
der anderen Stellung. Das Bewegungshilfssignal xm(U,V) wird in dieser Betriebsart von
dem räumlichen Signal xs(u,v) subtrahiert.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung wird nun anhand eines
Eingangssignals erläutert, das die Form einer rechteckigen Bildfläche hat, die eine Breite von 2
Bildabtastwerten und eine Höhe von 4 Fernsehzeilen hat. Die Fläche bewegt sich nach
rechts mit einer Geschwindigkeit von nur einer Abtastperiode je Teilbild. In Fig. 3A ist
dieses zeilenversprungene Bild graphisch dargestellt. Wegen der Bewegung sind die
Bildabtastwerte in dem zweiten, ungeradzahligen Teilbild um nur eine Abtastperiode
nach rechts verschoben. In Fig. 3B sind die dem Bild entsprechenden Abtastwerte
xi(u,v) dargestellt. Die Abtastwerte, welche die Bildfläche bilden, banen den Wert 1,
die übrigen Bildabtastwerte, die den Hintergrund bilden, haben den Wert 0 (nicht
dargestellt).
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Wie in der bereits genannten Patentanmeldung EP 0 520 546
beschrieben, kann das zeilenversprungene Eingangssignal als die Summe eines
Basisbandanteils mit einem Spelurum um die Vertikal-Frequenz ωy =0 und eines Aliasanteils um
die Vertikal-Frequenz ωy = π herum betrachtet werden. Darin ist ωy = π die höchste
Vettikal-Frequenz bzw. die halbe Abtastfrequenz. Das Tiefpaßfilter 11 (siehe Fig. 1)
filtert den Basisbandanteil aus dem Eingangssignal und liefert das räumliche
Bildsignal xs(u,v), das den räumlichen Bildinhalt darstellt. Das Hochpaßfilter 12 (siehe Fig. 1)
filter den Aliasanteil aus dem Eingangssignal und liefert das Bewegungshilfssignal
xm(u,v), das für die Bewegung in dem Bildsignal repräsentativ ist. Das
Bewegungshilfssignal darf gewünschtenfalls schmalbandig sein.
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Untenstehend wird weiterhin vorausgesetzt, daß in der in Fig. 1
dargestellten Anordnung die Filter verwendet werden, die in Fig. 2 dargestellt sind. Das
Vertikal-Tiefpaßfilter 11 (siehe Fig. 2A) mit den Filterkoeffizienten ¼, ½, und ¼ hat
eine Grenzfrequenz ωy = ½ π. Das Vertikal-Hochpaßfilter 12 (siehe Fig. 2B) hat
Filterkoeffizienten - ¼, ½ und -¼ und hat ebenfalls eine Grenzfrequenz ωy = ½ π. Bei
Verwendung dieser Filter zeigt Fig. 3C die Abtastwerte des räumlichen Signals xs(u,v)
und Fig. 3D zeigt die Abtastwerte des Bewegungshilfssignals xm(U,V).
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Bei Vorwärtswiedergabe wird das Bewegungshilfssignal xm(U,V) zu
dem räumlichen Signal xs(u,v) hinzuaddiert. Die Abtastwerte des Ausgangssignals
yi(u,v) sind in Fig. 3E dargestellt. Sie sind dadurch erhalten worden, daß die
Abtastwerte in Fig. 3C und in Fig. 3D zusammenaddiert werden. In Fig. 3F ist das erhaltene
zeilenversprungene Bild graphisch dargestellt. Wie es sich zeigt, wird die Bildfläche
einwandfrei wiedergegeben. Durch die Verzögerung in den Filtern ist es nur etwas
nach unten verschoben. Unter der Voraussetzung, daß von jedem Bild zunächst das
geradzahlige und dann das ungeradaahlige Teilbild wiedergegeben wird, ergibt sich
aus Fig.3F, daß die Bildfläche sich nach rechts bewegt. Dies entspricht völlig der
ursprünglichen Videoszene.
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Bei Rückwärtswiedergabe wird das Bewegungshilfssignal xm(u,v) von
dem räumlichen Signal xs(u,v) subtrahiert. Die Abtastwerte des Ausgangssignals
yi(u,v) sind in Fig. 3G dargestellt. Sie sind nun dadurch erhalten worden, daß die
Abtastwerte in Fig. 3D von den entsprechenden Abtastwerten in Fig. 3C subtrahiert
werden. In Fig. 3H ist das zeilenversprungene Bild graphisch adrgestellt. Bei einer
ungeänderten Reihenfolge der Wiedergabe der Teilbilder (zunächst das geradzahlige und
danach das ungeradzahlige Teilbild) ergibt sich aus Fig. 3H, daß das ungeradzahlige
Teilbild um nur eine Abtastperiode nach links verschoben ist. Die Bildfläche bewegt
sich folglich in der entgegengesetzten Richtung.
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Wie weiterhin aus Fig. 3H hervorgeht, ist in dem betreffenden Beispiel
die Auflösung des Bildes bei Rückwärtswiedergabebe etwas verringert. Die Ursache
ist die folgende. Der Einfachheit des Beispiels halber ist als Eingangssignal eine
Bildfläche mit extrem steilen vertikalen Übergängen gewählt worden. Dadurch
überlappen die Spektren des Basisbandanteils und des Aliasanteils einander zum großen
Teil und ist keine eindeutige Spaltung der Anteile möglich. Außerdem sind, ebenfalls
der Einfachheit halber zwei nicht-optimale Filter verwendet worden. In praktischen
Siutationen ist das Rückwärtsbildsignal nicht einer Degradation der Bildqualität
ausgesetzt.
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In Fig. 4 ist schematisch ein Videorecorder dargestellt mit einer
erfindungsgemäßen Anordnung. In dieser Figur haben Elemente mit denselben
Bezugszeichen dieselbe Bedeuting wie in Fig. 1. Der Videorecorder umfaßt einen
Aufzeichnungsteil 1 und einen Wiedergabeteil 2. Die beiden Teile sind mit einem
Aufzeichnungsmedium 3, beispielsweise einem Magnetband, gekoppelt. Das Band 3 wird
mit Hilfe einer Bandtransportvorrichtung 4 transportiert.
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Einem Eingang 10 des Aufzeichnungsteils wird das zeilenversprungene
Bildsignal xi(u,v) zugefuhrt. Das Bildsignal wird dem Vertikal-Tiefpaßfilter 11 und
dem Vertikal-Hochpaßfilter 12 zugefuhrt. Das räumliche Signal xs(u,v) und das
Bewegungshilfssignal xm(u,v) werden in jeweiligen Codierungsschaltungen 13 bzw. 14
irgendeinem Codierungsvorgang ausgesetzt und in betreffende digitale Bitströme zs(n)
und zm(n) umgewandelt. Die Bitströme werden einem Multiplexer 15 zugefuhrt, der
einem Aufzeichnungskopf 16 einen resultierenden Kanalbitstrom z(n) zufuhrt.
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Ein Wiedergabekopf 20 liest das aufgezeichnete Signal. Der
ausgelesene Kanalbitstrom z'(n) wird in einem Demultiplexer 21 in digitale Bitströme zs'(n) und
Zm'(n)
aufgeteilt. Die Decoderschaltungen 22 und 23 führen danach Decodiervorgänge
durch, die zu den von den Codierungsschaltungen 13 und 14 durchgefuhrten
Codierungsvorgängen invers sind. Auf diese Weise werden bei Wiedergabe das räumliche
Signal x's(u,v) und das Bewegungshilfssignal xm'(U,V) zurückgewonnen. Sie werden
auf die bereits beschriebene Art und Weise dem Inverter 24, dem Wahlschalter 25 und
der Addierschaltung 26 zugefuhrt. Die Addierschaltung 26 liefert das
zeilenversprungene Ausgangssignal yi(u,v) zu einem Ausgang 27 des Videorecorders. Der
Wahlschalter 25 wird von einem Vorwärts/Rückwärtssteuersignal F/R gesteuert, das
zugleich die Bandtransportvorrichtung 4 steuert. In der normalen Vorwärtsrichtung des
Bandes steht der Wahlschalter 25 in der dargestellten Stellung. In der
Rückwärtswiedergabebetriebsart des Videorecorders wird die Bandlaufrichtung umgekehrt und der
Wahlschalter 25 steht in der anderen Stellung.