DE69328584T2 - Lokales Bildkompressionberechnungsverfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Antialiasing-Filterns in dreidimensionaler Behandlung von zweidimensionalen Bildern - Google Patents
Lokales Bildkompressionberechnungsverfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Antialiasing-Filterns in dreidimensionaler Behandlung von zweidimensionalen BildernInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Video-Trickeffekte, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren für die Berechnung der Bildkompression zur Optimierung des Ausmaßes des Antialising-Filterns, das an verschiedenen Bereichen eines Videobildes durchgeführt wird, das aus einer zweidimenionalen in eine dreidimensionale Darstellung und wieder zurück in eine zweidimensionale Darstellung abgebildet wird.
- Ein dreidimensionales digitales Videoeffektesystem bildet ein eingehendes zweidimensionales Videobild in einen dreidimensionalen Raum ab und führt danach zur endgültigen Anzeige eine perspektivische Projektion des abgebildeten Bildes zurück in eine zweidimensionale Darstellung durch. Das eingehende (Ausgangs- bzw. Quellenbild) Bild ist in Form einer zweidimensionalen Anordnung von Bildelementen bzw. Pixeln vorgesehen. Diese Anordnung von Pixeln wird in ein Ausgangsbild (Zielbild) wieder abgetastet, wobei es sich wiederum um eine zweidimensionale Anordnung von Pixeln handelt.
- Die Abbildung (Transformation) des Ausgangsbildes in einen dreidimensionalen Raum und wieder zurück in das Zielbild führt zu unterschiedlichen Ausmaßen der Kompression (Größenänderung) des Ausgangsbildes in Bezug auf dessen Erscheinungsbild in dem Zielbild. Aus diesem Grund führt der Vorgang des erneuten Abtastens bzw. des Wiederabtastens häufig zu einer ungenügenden Detailabtastung des Ausgangsbildes bei dessen Darstellung in dem Zielbild. Die ungenügende Bildabtastung kann einen Effekt verursachen, der allgemein als "Aliasing" bekannt ist. Aliasing kann immer dann auftreten, wenn der zweidimensionale Frequenzanteil des Ausgangsbildes größer ist als die Hälfte der zweidimensionalen Abtastfrequenz des Bildes durch den Vorgang des Wiederabtastens bei der Gestaltung des Zielbildes. Visuell tritt das Aliasing in dem resultierenden Zielbild als unerwünschte Rasterung bzw. Körnung in Erscheinung.
- Das Aliasing kann durch Tiefpaßfiltern des Ausgangsbildes vor dem Wiederabtasten verringert werden, wobei der Hochfrequenzanteil auf und oberhalb der Wiederabtastfrequenz verringert wird. Übermäßiges Tiefpaßfiltern des eingehenden Videobildes mit einer Grenzfrequenz, die deutlich unterhalb der Wiederabtastfrequenz liegt, bewirkt eine Unschärfe des resultierenden Zielbildes. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß das genaue Ausmaß der an dem Bild vorgenommenen Kompression bekannt ist, so daß das Antialising-Tiefpaßfiltern so gering wie möglich gehalten werden kann und nicht an Wirksamkeit verliert. Eine sinnvolle Regel ist es, daß die Grenzfrequenz des Antialising-Filters, normalisiert in Bezug auf die Abtastfrequenz des eingehenden Bildes, 1/(2,0 · Ausmaß der Kompression) liegt.
- Die Übermittlung eines Bildes auf eine weiter wahrgenommene Tiefe über ein Effektetransformationsbild läßt das Zielbild kleiner erscheinen als das Ausgangsbild. Eine Effektesystem kann das Zielbild auch durch eine Änderung der Größe des Ausgangsbildes durch erneute Abbildung kleiner erscheinen lassen. Ohne zusätzliche Tiefenunterprogramme ist nicht feststellbar, ob ein komprimiertes Zielbild die Folge einer Größenänderung oder einer Tiefenänderung ist. Im weiteren Verlauf dieser Beschreibung werden die Bezeichnungen Kompression durch Größenänderung und Kompression durch Tiefenänderung als tiefenbasierte Kompression verwendet.
- Das Ausmaß der Kompression des Ausgangsbildes gemäß dem Erscheinungsbild in dem Zielbild ergibt sich aus der Tiefenwahrnehmung und dem perspektivischen Schräglauf, die sich jeweils durch die sichtbare Perspektive ergeben, in der das Ausgangsbild in dem Zielbild erscheint. In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 1A ist ersichtlich, daß das "A" auf der linken Seite im Verhältnis zu dem A auf der rechten Seite kleiner und somit komprimiert erscheint. Und in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 1B ist ersichtlich, daß das "B" oben links sowie das "B" oben rechts im Verhältnis zu dem "B" oben in der Mitte perspektivisch oder über einen Fluchtpunkt komprimiert worden sind. Alle drei "B"s im oberen Bereich dieses Bildes sind auf die in de Abbildung aus Fig. 1A dargestellte Art komprimiert worden, wobei die Bs auf den Seiten auch zusätzlich durch Fluchtpunkt-Schräglaufen (perspektisches Schräglaufen) komprimiert worden sind, wodurch ein rechteckiges Ausgangsbild als Trapez erscheint.
- Aufgrund dieser Faktoren weichen die Tiefenwahrnehmung und das perspektivische Schräglaufen von Punkt zu Punkt innerhalb des transformierten Bildes voneinander ab, wobei festgestellt wird, daß die Grenzfrequenz des Vorgangs des Tiefpaßfilterns vorzugsweise lokal innerhalb des Bildes erreicht wird, und zwar im Idealfall Pixel für Pixel, so daß nur so viel gefiltert wird, wie dies unbedingt erforderlich ist. Somit sollten die Kompressionsfaktoren in Video-Echtzeit berechnet werden, und wobei es offensichtlich wünschenswert ist, diese Kompressionsfaktoren mit möglichst wenig Rechenaufwand zu berechnen.
- Die Ausführung der Funktion zum Auffinden der lokalen Kompressionsfaktoren zur Unterstützung der Optimierung des Antialising-Filterns ist nicht neu. Das Videoeffektesystem DPM-1 (auch als "Kaleidoskop" bekannt), das von The Grass Valley Group, Inc., Grass Valley, Kalifornien, hergestellt wird, sieht zum Beispiel ein System zum Auffinden lokaler Kompressionsfaktoren vor, welche die Steuerung des Antialising-Filterns unterstützen; bei diesem System kommt jedoch ein sehr großer Rechenaufwand zum Einsatz, um die Steuersignale für den gewünschten Filterkompressionsfaktor zu ermitteln.
- GB-A-2244622 betrifft ebenfalls den Einsatz eines Aliasing- Reduktionsfilters bei der Bildsignalbehandlung, wobei ein Adreßgenerator Adressen für aufeinanderfolgende Wörter eines digitalen Eingangssignals erzeugt, das ein zu behandelndes Eingangsbild darstellt. Eine Berechnungseinrichtung für einen lokalen Skalierungsfaktor überwacht die Adressen für aufeinanderfolgende Gruppen aus drei Wörtern des Eingangssignals, wobei jede Gruppe erste und zweite Wörter umfaßt, die in dem Eingangsbild einen relativen horizontalen Abstand aufweisen, und wobei ein drittes Wort vertikal mit dem zweiten Wort in dem Eingangsbild ausgerichtet ist, und wobei aus jeder Gruppe horizontale und vertikale lokale Skalierungsfaktoren berechnet werden, welche das Ausmaß der Kompression in die vertikalen und horizontalen Richtungen eines entsprechenden lokalen Bereichs des manipulierten Bildes darstellen. Ein digitaler Filter bewirkt ein zweidimensionales Filtern des Eingangsbildes. Eine Bandbreiten- Steuerungseinrichtung spricht auf aufeinanderfolgende lokale Skalierungsfaktoren an, um die horizontalen und vertikalen Bandbreiten des Filters zu verändern, um das Aliasing so gering wie möglich zu halten, das ansonsten durch die Behandlung der lokalen Bereiche verursacht werden würde. Die Berechnungseinrichtung berechnet die lokalen Skalierungsfaktoren für jeden Bereich, so daß der horizontale Skalierungsfaktor der Länge einer Zeile entspricht, die sich senkrecht von einer Zeile erstreckt, die durch die Positionen der zweiten und dritten Wörter in dem behandelten Bild zu der Position des ersten Wortes in dem behandelten bzw. manipulierten Bild verläuft, und wobei der vertikale lokale Skalierungsfaktor der Länge einer Zeile entspricht, die sich von einer durch die Positionen der ersten und zweiten Wörter in einem behandelten Bild zu der Position des dritten Wortes in dem behandelten Bild verlaufenden Zeile senkrecht erstreckt.
- Bei einer derartigen Signalverarbeitungsvorrichtung handelt es sich um ein Vorwärts-Adressenerzeugungssystem, bei dem das Video als Funktion eines Transformationsalgorithmus in den Bildpuffer eingegeben und dann in Rasterbildreihenfolge ausgelesen wird.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacheren Ansatz für die Berechnung lokaler Bildkompressionsfaktoren vorzusehen, die für die Optimierung des Ausmaßes des Antialising-Filterns eines planaren Videobildes verwendet werden, das von einer zweidimensionalen in eine dreidimensionale und zurück in eine zweidimensionale Darstellung abgebildet wird, wobei der einfachere Ansatz Rechenressourcen einspart und gleichzeitig den gewünschten Filtereffekt erzeugt.
- Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Antialising-Filtersystem gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
- Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Antialising-Filtern gemäß dem gegenständlichen Anspruch 20.
- Vorgesehen ist gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Videobild-Manipulationsvorrichtung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 39.
- Vorgesehen ist somit ein dynamisch variables Antialising- Filtersystem, das eine Vorrichtung zur lokalen Berechnung der Kompressionsfaktoren (Cf) aufweist, die in einem Bild gegeben sind, das aus einem zweidimensionalen Ausgangsbild über einen dreidimensionalen Raum und in ein zweidimensionales Zielbild gemäß einer Transformationsfunktion F abgebildet wird, wobei die Vorrichtung eine linear Gleichung der folgenden Form implementiert:
- CF = A*Xs + B*Ys + C
- wobei Xs der horizontalen Schrittposition (im Idealfall ein Pixel) in dem Ausgangsbild entspricht, wobei Ys der vertikalen Schrittanzahl (im Idealfall eine Zeile) in dem Ausgangsbild entspricht, und wobei A, B und C vorher berechnete (jedes Halbbild oder Vollbild) Konstanten darstellen, die von der Transformationsfunktion F unabhängig sind. Vereinfachende Annahmen und erhebliche Vorberechnungen ermöglichen es, daß diese lineare Gleichung zulässige Kompressionsfaktoren für die Steuerung des Antialising-Filterns erzeugt.
- Die lineare Gleichung kann unter Verwendung eines Doppelakkumulators implementiert werden, wobei die erste Stufe des Doppelakkumulators am Anfang jedes Halbbilds oder Vollbilds mit C initialisiert wird, und wobei bei jedem vertikalem Schritt B akkumuliert wird (so daß C + B*Ys folgt), und wobei die zweite Stufe mit der Ausgabe der ersten Stufe bei jedem vertikalen Schritt am Anfang jeder Zeile initialisiert wird, und wobei bei jedem horizontalen Schritt um A akkumuliert wird (so daß A*Xs + B*Ys + C folgt), so daß Cf am Ausgang jeder Stufe des Doppelakkumulators stets verfügbar ist.
- Insgesamt sind vier Kompressionsfaktoren erforderlich. Einer für die Steuerung des horizontalen Luminanzfilterns, einer für die Steuerung des vertikalen Luminanzfilterns, einer für die Steuerung des horizontalen Chrominanzfilterns und einer für die Steuerung des vertikalen Chrominanzfilterns. Wenn ein Key- Signal gefiltert wird (das häufig für die Angabe der Opazität des verwandten Videosignals zum Mischen mit anderen Signalen verwendet wird), wird dessen Filtersteuerung mit der Steuerung der Luminanz gemeinsam genutzt, da beide Signale normalerweise mit den gleichen Frequenzen abgetastet werden. Die Chrominanz wird horizontal mit der halben Luminanzfrequenz abgetastet und erfordert somit eine separate Steuerung.
- Drei Doppelakkumulatorschaltkreise werden für die Implementierung der linearen Gleichung in X und Y für drei unterschiedliche Gruppen bzw. Anordnungen von A, B und C verwendet. Einer dieser Schaltkreise mißt die horizontale Chrominanz-Kompression, einer die vertikale Luminanz- Kompression und einer die durch Schräglaufwinkel begründete Kompression. Die Ausgaben dieser Schaltkreise werden in ihre entsprechenden Logarithmen umgewandelt und miteinander verknüpft, so daß zwei der vier erforderlichen Kompressionsfaktoren erzeugt werden. Die anderen beiden Kompressionsfaktoren erhält man durch Addition der Logarithmen der multiplikativen Konstanten mit den Logarithmen der bereits berechneten Faktoren. Bei den multiplikativen Konstanten handelt es sich um Verhältnisse, die innerhalb jedes Halbbilds oder Vollbilds konstant sind, zwischen den berechneten Kompressionsfaktoren und den anderen erforderlichen Kompressionsfaktoren.
- Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird in dem abschließenden Abschnitt dieser Beschreibung genau ausgeführt und eindeutig beansprucht. Der Aufbau sowie das Einsatzverfahren sowie die weiteren Vorteile und Aufgaben der Erfindung werden jedoch in Bezug auf die folgende genaue Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen am besten verständlich.
- die Fig. 1A und 1B die Kompressions- und Schräglaufeffekte, welche die Notwendigkeit des Antialising-Filterns bewirken, bei optimaler Filterauswahl auf der Basis der lokalen Kompression;
- Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Teilstücks eines Videoeffektesystems, das eine dreidimensionale Manipulation zweidimensionaler Bilder sowie ein Antialising-Filtern durchführt;
- Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Bildkompressions- Recheneinrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
- Fig. 4 ein Diagramm der Winkel, die in dem Erzeugungsprozeß der Schräglaufwinkelkoeffizienten verwendet werden; und
- Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Doppelakkumulators, der sich für die Implementierung der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Gleichung Cf = AX + BY + C eignet.
- In Bezug auf die Abbildung aus den Fig. 2 werden Luminanz- und Chrominanz-Videokomponenten einem Videotransformations- Schaltkreis 400 für eine Transformation aus dem zweidimensionalen in den dreidimensionalen und zurück in den zweidimensionalen Bereich zugeführt, und zwar über eine Gruppe variabler Filter, gesteuert durch eine Bildkompressions- Recheneinrichtung 100. Die Gruppe der variablen Filter 200, 250, 300, 350 umfaßt einen variablen horizontalen Luminanzfilter 200, einen variablen vertikalen Luminanzfilter 250, einen variablen horizontalen Chrominanzfilter 300 und einen variablen vertikalen Chrominanzfilter 350.
- Der 2D-3D-2D-Videotransformations-Schaltkreis 400 empfängt Operatoreingaben, F Steuerung, welche bestimmen, wie das zweidimensionale Bild in dem dreidimensionalen Raum manipuliert werden soll. Diese Eingabe bestimmt die Transformationsmatrixfunktion F, welche die Bildkompressions-Recheneinrichtung 100 von dem 2D-3D-2D-Videotransformations- Schaltkreis 400 empfängt.
- Der Videotransformations-Schaltkreis 400 verwendet die Transformationsmatrixfunktion F für die Abbildung der Pixel des Ausgangsraums (Xs, Ys) in die dreidimensionalen Zwischenvariablen Xi, Yi und Zi wie folgt:
- Das transformierte Zielausgangsbild wird gemäß den folgenden Gleichungen aus den dreidimensionalen Zwischenvariablen durch Bildprojektion auf eine Ausgangsebene abgeleitet, wobei Zt = 0.
- Xt = Xi/Zi (3)
- Yt = Yi/Zi (4)
- Die Bildkompressions-Recheneinrichtung 100 verwendet die in der Transformationsmatrixfunktion F enthaltenen Informationen um festzustellen, welches Ausmaß der Kompression in dem Zwischenbereich jedes Pixels gegeben ist, und wobei Pixel für Pixel ein horizontaler Chrominanz-Kompressionsfaktor CfhC, ein horizontaler Luminanz-Kompressionsfaktor CfhL, ein vertikaler Luminanz-Kompressionsfaktor CfvL und ein vertikaler Chrominanz- Kompressionsfaktor CfvC erzeugt werden, die jeweils zur Steuerung des Verhaltens der entsprechenden Filter dienen.
- Jeder variable Filter 200, 250, 300 und 350 weist 128 unterschiedliche Einstellungen auf, die von keinem Filtern, das für einen Kompressionsfaktor von 1 : 1 oder einer gleichmäßigen Bildexpansion geeignet ist, bis zu einem maximalen Filterausmaß reichen, das einem Kompressionsfaktor von ungefähr 16 : 1 entspricht.
- Die Abbildung aus Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bildkompressions-Recheneinrichtung der vorliegenden Erfindung. Ein Mikroprozessor 10 empfängt die Transformationsmatrixfunktion F von dem Videotransformations- Schaltkreis 400 und berechnet daraus die Schräglaufwinkelkoeffizienten Asa, Bsa und Csa, die horizontalen Chrominanz-Kompressionskoeffizienten Ahc, Bhc und Chc sowie die vertikalen Luminanz-Kompressionskoeffizienten AvL, BvL und CvL. Diese Koeffizienten werden vor Beginn jedes Halbbilds (oder Vollbilds in einem non-interlaced System) in die entsprechenden Doppelakkumulatoren 20, 30 und 40 übertragen. Die Berechnung der Koeffizienten wird später im Text näher beschrieben.
- Lh = das letzte Pixel der ersten Zeile
- Lv = die letzte Zeile
- Zielkoordinaten X gemäß der Abbildung aus den angegebenen Ausgangskoordinaten (h, v):
- X(0,0) = X-Koord. des ersten Pixels auf der 1. Zeile
- X(1,0) = X-Koord. des zweiten Pixels auf der 1. Zeile
- X(Lh,0) = X-Koord. des letzten Pixels auf der 1. Zeile
- X(Lh+1,0) = X-Koord. des letzten Pixels plus Eins*, 1. Zeile
- X(0,1) = X-Koord. des ersten Pixels auf der 2. Zeile
- X(Lh,1) = X-Koord. des letzten Pixels auf der 2. Zeile
- X(0,Lv) = X-Koord. des ersten Pixels auf der letzten Zeile
- X(1,Lv) = X-Koord. des zweiten Pixels auf der letzten Zeile
- X(0,Lv+1) = X-Koord. des ersten Pixels auf der letzten-plus- Eins*-Zeile
- Y(0,0) = Y-Koord. des ersten Pixels auf der 1. Zeile
- Y(1,0) = Y-Koord. des zweiten Pixels auf der 1. Zeile
- Y(Lh,0) = Y-Koord. des letzten Pixels auf der 1. Zeile
- Y(Lh+1,0) = Y-Koord. des letzten Pixels plus Eins*, 1. Zeile
- Y(0,1) = Y-Koord. des ersten Pixels auf der 2. Zeile
- Y(Lh,1) = Y-Koord. des letzten Pixels auf der 2. Zeile
- Y(0,Lv) = Y-Koord. des ersten Pixels auf der letzten Zeile
- Y(1,Lv) = Y-Koord. des zweiten Pixels auf der letzten Zeile
- Y(0,Lv+1) = Y-Koord. des ersten Pixels auf der letzten-plus- Eins*-Zeile
- *steht für durch Extrapolation erhaltene Werte.
- dXh1 = x-Streckenbewegung im Zielraum für eine horizontale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dYh1 = y-Streckenbewegung im Zielraum für eine horizontale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dXh2 = x-Streckenbewegung im Zielraum für eine horizontale Schritteinheit im Ausgangsraum für das letzte Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dYh2 = y-Streckenbewegung im Zielraum für eine horizontale Schritteinheit im Ausgangsraum für das letzte Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dXh3 = x-Streckenbewegung im Zielraum für eine horizontale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der letzten Zeile
- dYh3 = y-Streckenbewegung im Zielraum für eine horizontale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der letzten Zeile
- dXv1 = x-Streckenbewegung im Zielraum für eine vertikale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dYv1 = y-Streckenbewegung im Zielraum für eine vertikale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dXv2 = x-Streckenbewegung im Zielraum für eine vertikale Schritteinheit im Ausgangsraum für das letzte Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dYv1 = y-Streckenbewegung im Zielraum für eine vertikale Schritteinheit im Ausgangsraum für das letzte Pixel des Ausgangsbilds auf der ersten Zeile
- dXv3 = x-Streckenbewegung im Zielraum für eine vertikale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der letzten Zeile
- dYv31 = y-Streckenbewegung im Zielraum für eine vertikale Schritteinheit im Ausgangsraum für das erste Pixel des Ausgangsbilds auf der letzten Zeile
- Jeder dieser Änderungsfaktoren an den Ecken kann durch Matrixelemente der Transformationsmatrixfunktion bewertet werden, wie dies durch Gleichung (2) wie folgt dargestellt ist:
- dXh1 = X(1,0) - X(0,0) (5)
- Durch Auslassen der Zwischenschritte ergibt sich ebenso folgendes:
- dYh1 = Y(1,0) - Y(0,0) (6)
- dXh2 = X(Lh+1,0) - X(Lh,0) (7)
- dYh2 = Y(Lh+1,0) - Y(Lh,0) (8)
- dXh3 = X(1,Lv) - X(0,Lv) (9)
- dYh3 = Y(1,Lv) - Y(0,Lv) (10)
- dXv1 = X(0,1) - X(0,0) (11)
- dYv1 = Y(0,1) - Y(0,0) (12)
- dXv2 = X(Lh,1) - X(Lh,0) (13)
- dYv2 = Y(Lh,1) - Y(Lh,0) (14)
- dXv3 = X(0,Lv+1) - X(0,Lv) (15)
- dYv3 = Y(0,Lv+1) - Y(0,Lv) (16)
- Da die 2D-3D-Transformation auch ein Bild drehen kann, müssen bei der Erzeugung eines horizontalen Kompressionsfaktors sowohl dXh und dYh berücksichtigt werden. Um ein Aliasing in eine Richtung zu verhindern, müssen sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Zielraumverschiebungen, die aus einem horizontalen Ausgangsraumschritt resultieren, bei der Berechnung des horizontalen Kompressionsfaktors berücksichtigt werden, der bei dem Ausgangsraumbild bei der Abbildung in den Zielraum angewandt wird Dies ist dadurch begründet, daß die Rotation einen horizontalen Asugangsraumschritt bewirkt, der vertikale und horizontale Zielverschiebungen erzeugt.
- Durch die Ermittlung von horizontalen Kompressionsfaktoren an drei der vier Ecken des Rechtecks des Ausgangsbildes kann eine linear Gleichung ermittelt werden, welche den horizontalen Kompressionsfaktor an jeder Pixelposition des Ausgangsbildes näherungsweise bestimmt:
- Cfh = Ah*Xs + Bh*Ys + Ch (17)
- mit
- und
- Ch = Cfh1 (17.c)
- Bei einem System auf Pixelbasis entspricht die Anzahl der horizontalen Schritte Nhoriz.Schritte der Anzahl der Pixel, und wobei die Anzahl der vertikalen Schritte Nvert.Schritte der Anzahl der Zeilen entspricht. Es sind andere Systeme vorstellbar, bei denen mehrere Pixel und Zeilen als ein Schritt betrachtet werden können, wobei sich die Werte der Konstanten A, B und C entsprechend ändern.
- Die Gleichung (17) beruht auf den folgenden drei Gleichungen (18), (19) und (20) für die horizontalen Kompressionsfaktoren an den drei Ecken des Rechtecks des Ausgangsbilds:
- Ein vergleichbarer Gleichungssatz kann für einen vertikalen Kompressionsfaktor abgeleitet werden:
- Cfv = Av*Xs + Bv*Ys + Cv (21)
- mit
- und
- Cv = Cfv1 (21.c)
- Da die horizontalen Chrominanzkomponenten auf der halben Frequenz der Luminanzkomponenten abgetastet werden, ist für den Chrominanzkanal ein anderes Filtern als für den Luminanzkanal erforderlich. Dieser Unterschied in der horizontalen Abtastfrequenz betrifft sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Kompressionsfaktoren, da die Bildrotation bewirkt, daß die Details in dem vertikalen Zielbild durch das horizontale Abtasten betroffen sind.
- Um zu verhindern, daß zusätzliche Doppelakkumulatoren und Koeffizienten dafür erforderlich sind, kann eine Untergruppe der erforderlichen Kompressionsfaktoren berechnet werden, und wobei der Rest daraus durch Multiplikation mit einem entsprechenden Faktor abgeleitet wird. Hiermit wird in Bezug auf die Verwendung dieses Ansatzes festgestellt, daß sich einige der Änderungsfaktoren für das Chrominanzfiltern von den Änderungsfaktoren für das Luminanzfiltern um einen Faktor von zwei unterscheiden. In den folgenden Gleichungen beziehen sich dX und dY auf die Richtung, und zwar entsprechend auf die vertikale und horizontale Richtung der Änderungen in dem Zielbild, die aus den Änderungen des Ausgangsraums resultieren, die durch die zugehörigen tiefstehenden Zahlen angezeigt werden. Das erste tiefstehende Zeichen bzw. der erste tiefstehende Buchstabe h oder v gibt die Richtung einer Veränderung in Einheiten in dem Ausgangsraum an, die diesen Effekt erzeugt hat, wobei h horizontale und v vertikale Schritteinheiten darstellt. Der zweite tiefstehende Großbuchstabe gibt an, ob Luminanz L oder Chrominanz C beschrieben werden:
- dXhc = dXhL (25)
- dYhC = 2dYhL (26)
- dXνC = dXνL/2 (27)
- dYvC = dYvL (28)
- Unter Verwendung dieser Beziehungen können die Chrominanz- Kompressionsfaktoren unter Verwendung der Luminanz- Änderungsfaktoren berechnet werden:
- Die Koeffizienten AhC, BhC, ChC und Avc, BvC und CvC können gemäß den Luminanz-Änderungsfaktoren neu berechnet werden.
- Der horizontale Chrominanz-Kompressionsfaktor CfhL und der horizontale Luminanz-Kompressionsfaktor Cfhc stehen durch eine multiplikative Konstante zueinander im Verhältnis:
- mit
- R = EP - NG / DP - MG (35.2)
- und Bereichen zwischen 0 und ∞.
- Es kann gezeigt werden, daß das Kompressionsfaktorverhältnis CfhL/Cfhc für jeden Wert von R (zwischen 0 und ∞) zwischen 1 und 2 liegt.
- Der vertikale Chrominanz-Kompressionsfaktor CfvC zu dem vertikalen Luminanz-Kompressionsfaktor CfvL stehen ebenso durch eine multiplikative Konstante im Verhältnis zueinander:
- mit
- S = JP - KN / HP - KM (36.2)
- und Bereiche zwischen 0 und ∞.
- Ebenso kann gezeigt werden, daß das Kompressionsfaktorverhältnis CfvC/CfvL für jeden Wert von S (zwischen 0 und ∞) zwischen 1 und 3 liegt. Die vorstehenden Tatsachen sind sehr nützlich für eine Verringerung der Schaltkreiskomplexität, wie dies nachstehend im Text näher beschrieben wird.
- In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 3 führt der Mikroprozessor 10 die Berechnungskoeffizienten für den horizontalen Chrominanz-Kompressionsfaktor AhC, BhC und ChC sowie die Berechnungskoeffizienten für den vertikalen Luminanz-Kompressionsfaktor AvL, BvL und CvL entsprechend dem horizontalen Chrominanz-Kompressions-Doppelakkumulator 30 und dem vertikalen Luminanz-Kompressions-Doppelakkumulator 40 zu.
- In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 4 ist ein rechteckiges Bild 80 des Ausgangsraum in den Zielraum abgebildet dargestellt. Drei Linien 81, 82 und 834, die parallel zu der X-Achse des Zielraums sind, schneiden in der Darstellung drei Ecken des rechteckigen Bilds 80. Die Ableitung der Formeln der dritten Gruppe von Kompressionsfaktor- Berechnungskoeffizienten, die von dem Schräglaufwinkel- Doppelakkumulator 20 verwendet werden, wird nachstehend in Bezug auf diese Abbildung beschrieben.
- Eine lineare Gleichung in den Ausgangskoordinaten Xs und Ys, welche eine schrittweise Annäherung des lokalen Schräglaufwinkels Θs vorsieht, ist wie folgt gegeben:
- Θs = Asa*X + Bsa*Y + Csa (37)
- mit
- und
- Csa = Θ&sub1; (37.c)
- Zur Ermittlung der Werte Θ&sub1;, Θ&sub2; und Θ&sub3;, die für die Gleichungen (37.a), (37.b) und (37.c) benötigt werden, müssen die anderen Winkel aus Fig. 4 ermittelt werden. Wie dies aus der Abbildung aus Fig. 4 und Gleichung (32) ersichtlich ist, entspricht der Winkel Θ&sub1; dem Winkle ΘB1 minus dem Winkel ΘA1:
- Θ&sub1; = ΘB1 - ΘA1 (38)
- Der Winkel ΘA1 ist der Winkel zwischen der X-Achse in dem Zielraum und der Linie, die in dem Zielraum durch Abbildung des Ausgangsursprungs und einen in den Zielraum abgebildeten horizontalen Einheitsschritt (an 1,0 in dem Ausgangsraum) definiert ist. Alle Winkel werden positiv im Uhrzeigersinn von der horizontalen Achse des Zielraums sowie negativ gegen den Uhrzeigersinn von der gleichen Achse gemessen. Der Winkel ΘA1 wird gemäß Gleichung (39) ermittelt:
- ΘA1 = arctan[dYh1/dHh1] (39)
- Die in der Gleichung (39) oder an anderen Stellen in dieser Beschreibung verwendete Arkustangens-Funktion stellt den 4- Quadranten-Arkustangens dar, wobei die einzelnen Vorzeichen des Zählers und Nenners für die Identifikation der Quadranten von Bedeutung sind; wobei dies der FORTRAN-Funktion ATAN2 entspricht.
- Der Winkel ΘB1 ist der Winkel zwischen der X-Achse in dem Zielraum und der Linie, die in dem Zielraum durch Abbildung des Ausgangsursprungs und einen vertikalen Einheitenschritt (auf 0,1 in dem Ausgangsraum) in den Zielraum definiert ist. Der Winkel ΘB1 kann gemäß der Gleichung (40) ermittelt werden:
- ΘB1 = arctan[dYν1/dHν1] (40)
- Wie dies aus der Abbildung aus Fig. 4 und Gleichung (41) ersichtlich ist, entspricht der Winkel Θ&sub2; dem Winkel ΘB2 minus dem Winkel Θ&sub2;:
- Der Winkel ΘA2 ist der Winkel zwischen der X-Achse in dem Zielraum und der Linie, die in dem Zielraum durch Abbildung des letzten Pixels auf der ersten Zeile in dem Ausgangsraum und einen horizontalen Einheitenschritt von diesem Pixel (zu L+1,0 in dem Ausgangsraum), abgebildet auf den Zielraum, definiert wird. Gemäß einem geometrischen Grundsatz, daß eine gerade Linie parallele Linien mit dem gleichen Winkel schneidet, muß der Winkel ΘA2 folglich gleich dem Winkel ΘA1 sein:
- ΘA2 = ΘA1 (42)
- Der Winkel ΘB2 ist der Winkel zwischen der X-Achse in dem Zielraum und der Linie, die in dem Zielraum durch Abbildung des letzten Pixels auf der ersten Zeile in dem Ausgangsraum und einen vertikalen Einheitenschritt von diesem Pixel (zu L,1 in dem Ausgangsraum), abgebildet auf den Zielraum, definiert wird. Der Winkel ΘB2 wird gemäß der folgenden Gleichung (43) bestimmt:
- ΘB2 = arctan[dYν2/dHν2] (43)
- Wie dies aus der Abbildung aus Fig. 4 und Gleichung (44) ersichtlich ist, ist der Winkel Θ&sub3; gleich dem Winkel ΘB3 minus Winke ΘA3:
- Θ&sub3; = ΘB3 - ΘA3 (44)
- Der Winkel ΘA3 ist der Winkel zwischen der X-Achse in dem Zielraum und der in dem Zielraum durch Abbildung des ersten Pixels auf der letzten Zeile in dem Ausgangsraum und einen horizontalen Einheitenschritt von diesem Pixel (nach 1,L in dem Ausgangsraum) abgebildet in den Zielraum definierten Linie. Der Winkel ΘA3 wird durch die Gleichung (45) bestimmt:
- ΘA3 = arctan[dYh3/dHh3] (45)
- Aus vorstehend genanntem geometrischen Grund gilt in Verbindung mit Gleichung (43):
- ΘB3 = ΘB1 (46)
- In erneutem Bezug auf die Abbildung aus Fig. 3 berechnet der Mikroprozessor 10 die Koeffizienten Asa, Bsa und Csa der Gleichungen (37.a), (37.b) und (37.c) für jedes Halbbild und führt diese dem Schräglaufwinkel-Doppelakkumulator 20 zu. Gemäß den Zeitgebungssignalen von der Synchronisiereinheit 50 erzeugt der Schräglaufwinkel-Doppelakkumulator 20 eine 32-Bit- Asugabe gemäß der Gleichung (38).
- In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 5 sind alle drei Doppelakkumulatoren 20, 30 und 40 identisch. Die Doppelakkumulatoren weisen eine erste Additionseinrichtung 60 auf, welche die Summe aus der B-Koeffizienteingabe und dem Inhalt eines ersten Registers 64 bildet. Ein erster Multiplexer 62 trifft eine Auswahl unter den C-Koeffizienten an seinem Eingang "1" und dem Ausgang der ersten Additionseinrichtung 60 an dem Eingang "0". Die Ausgabe des ersten Multiplexers 62 wird in das erste Register 64 eingegeben.
- Ein zweiter Multiplexer 70 trifft eine Auswahl zwischen dem Inhalt des ersten Registers 64 an dem Eingang "1" und dem Ausgang der zweiten Additionseinrichtung 68 an dem Eingang "0". Die Ausgabe des zweiten Multiplexers 70 wird in ein zweites Register 72 eingegeben. Die zweite Additionseinrichtung 68 bildet die Summe aus der Eingabe des Koeffizienten a und dem Inhalt des zweiten Registers 72. Die Ausgabe des zweiten Registers ist die gewünschte lineare Gleichung, die einen Kompressionsfaktor oder einen Schräglaufwinkel darstellen kann.
- Am Anfang eines neuen Halbbilds entspricht VSEL (vertikale Auswahl) "1", und der erste Multiplexer 62 führt den Koeffizienten C dem Eingang des ersten Registers 64 zu. VENL (vertikale Freigabe) wird für einen Taktzyklus hoch, wobei das UND-Glied 66 freigegeben wird, so daß ein CLK (Pixelfrequenztakt) hindurchtreten kann, und wobei das erste Register 64 einmal getaktet wird, woraufhin es den Wert von C beinhaltet. VSEL wird dann für die Dauer des Halbbilds niedrig, und der erste Multiplexer 62 sieht die Ausgabe der ersten Additionseinrichtung 60 an dem Eingang des ersten Registers 64 vor. Bei jedem vertikalen Schritt (im Idealfall eine Zeile) ermöglicht VENL, daß ein weiterer Takt CLK das erste Register 64 erreicht, so daß das erste Register 64 sich bei jedem vertikalen Schritt um ein weiteres B erhöht, so daß BYs + C implementiert wird. HSEL (horizontale Auswahl) steuert den zweiten Multiplexer 70. Am Anfang jeder Zeile wird HSEL für einen Taktzyklus hoch, wobei bewirkt wird, daß der zweite Multiplexer 70 die Ausgabe des ersten Registers 64 an dem Eingang des zweiten Registers 72 vorsieht. Vor dem Anfang jeder Zeile wird das zweite Register somit mit dem aktuellen Wert von BYs + C initialisiert. Über den Rest jeder Zeile ist HSEL niedrig, und der Ausgang der zweiten Additionseinrichtung 68 ist über den Multiplexer 70 mit dem Eingang des zweiten Registers 72 verbunden. HENL (horizontale Freigabe) ist während der gesamten aktiven Videozeit hoch. Jeder Takt CLK bewirkt somit eine Erhöhung des zweiten Registers 72 um einen weiteren Wert von A über den Betrieb der zweiten Additionseinrichtung 68, so daß es sich bei der Ausgabe des zweiten Registers 72 um die gewünschte Gleichung AXs + BYs + C handelt.
- Die Doppelakkumulatoren 20, 30 und 40 können alternativ auch als Einzelakkumulatoren implementiert werden. Dabei ersetzt ein Mikroprozessor 10 den ersten (vertikalen) Akkumulator 60, 62, 64, 66 durch Hinzufügen einen neuen Wertes von B*Ys + C zu dem horizontalen Akkumulator 68, 70, 72, 74 unmittelbar vor dem Anfang jedes vertikalen Schritts.
- Bei der Ausgabe des Doppelakkumulators 30 für die horizontale Chrominanzkompression handelt es sich um eine 32-Bit- Integerzahl, welche den horizontalen Chrominanz- Kompressionsfaktor für die Chrominanz CfhC darstellt. Diese ganze Zahl wird durch einen Umsetzer 32 für ganze Zahlen in Gleitpunktzahlen in eine Gleitpunktzahl umgewandelt. Die resultierende Gleitpunktzahl weist einen Exponenten mit fünf Bits und eine Mantisse mit sieben Bits auf. Die Gleitpunktdarstellung des horizontalen Chrominanz- Kompressionsfaktors für die Chrominanz wird dann durch einen Umsetzer 34 für Gleitpunktzahlen in ganzzahlige Logarithmen in einen ganzzahligen Logarithmus umgewandelt, der eine Ausgabe mit vier Bits für die ganze Zahl und sechs Bits für den Bruch aufweist. Die Ausgabe des Umsetzers 34 für Gleitpunktzahlen in ganzzahlige Logarithmen wird einem Eingang eines Summierkreises 36 zugeführt. Die Vorzeichenbits der Integerausgaben des Doppelakkumulators 30 für die horizontale Chrominanzkompression und des Doppelakkumulators 32 für die vertikale Luminanzkompression werden von den Begrenzern 28, 38, 48 und 58 dazu verwendet, ihre Ausgaben auf Null zu begrenzen, wenn die Vorzeichenbits das Vorhandensein einer negativen Ziffer anzeigen.
- Dargestellt ist zwar eine Implementierung mit einem Logarithmus mit der Basis zwei, wobei jedoch auch andere Basen verwendet werden können. Logarithmen mit der Basis zwei sind besonders praktisch, da bei ihnen der Gleitpunkt-Exponent ohne weitere Umwandlung zu dem ganzzahligen Teil des Logarithmus wird.
- Bei der Ausgabe des Doppelakkumulators 32 für die vertikale Luminanzkompression handelt es sich ebenfalls um eine 32-Bit- Integerzahl. Diese stellt den vertikalen Kompressionsfaktor für die Luminanz CfvL dar. Diese ganze Zahl wird durch einen Umsetzer 42 für ganze Zahlen in Gleitpunktdarstellungen in eine Gleitpunktzahl umgewandelt. Die resultierende Gleitpunktzahl weist fünf Bits für den Exponenten und sieben Bits für die Mantisse auf. Die Gleitpunktdarstellung des Kompressionsfaktors für die vertikale Luminanz wird danach durch einen Umsetzer 44 für Gleitpunktzahlen in ganzzahlige Logarithmen in einen ganzzahligen Logarithmus umgewandelt, der eine Ausgabe mit einem Vorzeichenbit, vier Bits für den ganzzahligen Teil und sechs Bits für den Bruch aufweist. Die Ausgabe des Umsetzers 44 für Gleitpunktzahlen in Logarithmen wird dem einen Eingang des Summierkreises 46 zugeführt.
- In erneutem Bezug auf die Abbildung aus Fig. 3 empfängt der Absolutwertkreis 22 die Ausgabe des Schräglaufwinkel- Doppelakkumulators 20 und erzeugt den Absolutwert der werthöchsten 11 Bits als Ausgabe (das Vorzeichenbit und die 20 wertniedrigsten Bits werden gestrichen). Der Wert stellt einen Winkel zwischen 0 und 180 Grad dar. Die Ausgabe des Absolutwertkreises 22 wird einer Verweistabelle 24, kennzeichnenderweise einem PROM zugeführt, welche den log&sub2; einer Funktion zur Bestimmung des Schräglaufwinkels implementiert, deren Wert für Winkel nahe 0º und nahe 180º Unendlich erreicht, und deren Wert für Winkel nahe 90º Eins erreicht. Drei derartige Funktionen sind in den Gleichungen (47), (48) und (49a), (49b) dargestellt, wobei die letztgenannten beiden Gleichungen als Paar über den angegebenen Winkelbereich arbeiten:
- Ausgabe = logx[1/sin( Θs )] (47)
- Ausgabe = logx[1/ (1 - cos( Θs ))] (48)
- Ausgabe = logx[1/( Θs/90 )] (49a)
- Ausgabe = logx[1// (180 - Θs)/90 )] (49b)
- {90 < Θ < 180}
- Das wesentliche Merkmal des inneren Teils dieser Funktionen, das heißt, des Teils, der invertiert wird und der logarithmiert wird, ist es, daß er bei 90º einen Wert von Eins und bei 0º und 180º einen Wert von Null aufweist. Die Verweistabelle 24 implementiert in der Darstellung die Gleichung (48) mit x = 2.
- Die Ausgabe der Verweistabelle 24 weist zwei Bits als ganzzahligen Anteil und sechs Bits für den Bruch auf, so daß der Wert maximal 3 und 63/64 betragen kann. Wenn der Wert der Eingabe in die Verweistabelle 24 eine Kompression von über 3 und 63/64 erzeugen würde, so erzeugt die Verweistabelle 24 stattdessen 3 und 63/64. Die Ausgabe der Verweistabelle 24 wird einem Eingang in den Summierkreis 36 und einem Eingang in den Summierkreis 46 zugeführt.
- Die Ausgabe des Summierkreises 36 entspricht vier Bits für den ganzzahligen Teil, fünf Bits für den Bruch sowie Vorzeichen- und Überlaufbits, und sie stellt den Logarithmus der Basis Zwei für die kombinierten Kompressionsfaktoren für den Schräglaufwinkel und die horizontale Chrominanzkompression dar. Die Ausgabe des Summierkreises 36 wird dem Eingang des Begrenzers 38 zugeführt.
- Die Ausgabe des Summierkreises 46 entspricht ebenfalls vier Bits für den ganzzahligen Teil, fünf Bits für den Bruch sowie Vorzeichen- und Überlaufbits, und wobei sie den Logarithmus der Basis Zwei für die kombinierten Kompressionsfaktoren für den Schräglaufwinkel und die vertikale Luminanzkompression darstellt. Die Ausgabe des Summierkreises 46 wird dem Eingang des Begrenzers 48 zugeführt.
- Die Ausgabe des Summierkreises 36 wird einem Eingang des Summierkreises 26 zugeführt, wobei dem anderen Eingang ein Versatz zugeführt wird. Wenn zum Beispiel der horizontale Chrominanz-Kompressionsfaktor CfhC bekannt ist, so kann dieser mit dem Verhältnis des horizontalen Luminanz- Kompressionsfaktors CfhL zu dem horizontalen Chrominanz- Kompressionsfaktor CfhC multipliziert werden, wie dies vorstehend in Bezug auf die Gleichung (35) beschrieben worden ist, so daß der horizontale Luminanz-Kompressionsfaktor erzeugt wird:
- CfhC χ C hL/C hC = C hL (50)
- Da die Addition der Logarithmen der Multiplikation ihrer Antilogarithmen entspricht, entspricht der Versatz, der durch den Summierkreis 26 hinzugefügt wird, dem Logarithmus (der Basis Zwei) des Verhältnisses des horizontalen Luminanz- Kompressionsfaktors CfhL zu dem horizontalen Chrominanz- Kompressionsfaktor Cfhc [Gleichung (35)].
- VersatzhL = log&sub2;[C hL/C hC] (51)
- Aufgrund der Tatsache, daß sich die Transformationsmatrixfunktion nicht innerhalb eines gegebenen Halbbildes ändert, handelt es sich bei dem Verhältnis des Chrominanz-Kompressionsfaktors zu dem Luminanz- Kompressionsfaktor in diesem Feld um eine Konstante, ebenso wie bei dem Logarithmus des Verhältnisses der Kompressionsfaktoren. Somit ist der Logarithmus dieser Zahl eine Konstante, die bei Logarithmen der Basis Zwei zwischen Null und Eins variiert, wie dies vorstehend dargestellt worden ist, und wobei die Konstante durch den Mikroprozessor 10 zwischen den Halbbildern berechnet und in die Hardware übertragen werden kann.
- Das Ergebnis des Hinzufügens dieses Versatzes ist die Erzeugung des Logarithmus des horizontalen Luminanz- Kompressionsfaktors CfhL aus dem Logarithmus des horizontalen Chrominanz-Kompressionsfaktors Cfhc mit Hilfe einer Additionseinrichtung anstatt eines weiteren Doppelakkumulators; und da der horizontale Luminanz- Kompressionsfaktor gemäß der vorstehenden Beschreibung immer größer oder gleich dem horizontalen Chrominanz- Kompressionsfaktor ist, ist der Logarithmus dieses Verhältnisses stets positiv, und bei dem Summierkreis 26 kann es sich somit um eine einfache Additionseinrichtung handeln.
- Die Ausgabe des Summierkreises 46 wird einem Eingang des Summierkreises 56 zugeführt, wobei dem andren Eingang ein Versatz zugeführt wird, der dem Logarithmus (der Basis Zwei) des Verhältnisses des vertikalen Chrominanz- Kompressionsfaktors CfvC zu dem vertikalen Luminanz- Kompressionsfaktor CfvL entspricht, wie dies vorstehend in Bezug auf die Gleichung (36) beschrieben worden ist, so daß der vertikale Chrominanz-Kompressionsfaktor erzeugt wird:
- VersatzνC = log&sub2;[C νC/C νL] (52)
- Ebenso wie bei dem anderen Versatz handelt es sich bei diesem Verhältnis um eine Konstante, die durch den Mikroprozessor 10 zwischen Halbbildern berechnet und in die Hardware übertragen werden kann. Dies ermöglicht ebenso die Erzeugung des Logarithmus des vertikalen Chrominanz-Kompressionsfaktors CfvC aus dem vertikalen Luminanz-Kompressionsfaktor CfvL unter Verwendung einer Additionseinrichtung an Stelle eines weiteren Doppelakkumulators. Da der vertikale Chrominanz- Kompressionsfaktor ferner immer größer oder gleich dem vertikalen Luminanz-Kompressionsfaktor ist, ist auch der Logarithmus dieses Verhältnisses stets positiv, und wobei es sich bei dem Summierkreis 56 ebenfalls um eine einfache Additionseinrichtung handeln kann.
- Die Begrenzer 28, 38, 48 und 58 erzeugen alle zwei Bits für den ganzzahligen Teil und fünf Bits für den Bruch, wobei sich ein maximaler Wert von 3 und 31/32 ergibt. Sie überwachen an ihren Eingängen ferner das Überlaufbit, und wenn dieses gesetzt ist, reagieren sie darauf, indem sie die Ausgabebits alle auf "1" setzen. Wenn die von den Doppelakkumulatoren 30 oder 32 empfangenen Vorzeichenbits anzeigen, daß eine Eingabe negativ ist, so sorgen die Begrenzer 28 und 38 oder 48 und 58 dafür, daß ihre Ausgaben alle "0" sind. Die Begrenzer 28, 38, 48 und 58 begrenzen ihre Ausgaben somit auf den Bereich von 0 bis einschließlich 3 und 31/32.
- Die sieben Bits der Ausgaben der Begrenzer 28, 38, 48 und 58 wählen unter 128 Filterkoeffizienten aus, die in jedem der variablen Filter 200, 250, 300 und 350 zur Verfügung stehen (dargestellt in der Abbildung aus Fig. 2), so daß ein Filtern erzeugt wird, dass für die Kompressionsfaktoren angemessen ist, wobei der Bereich von 1 : 1 bis 2(3+31/32) : 1 (ungefähr 15,657 : 1) reicht. Negative Eingaben in die Begrenzer 28, 38, 48 und 58 stellen keine Kompression sondern eine Expansion des Bilds dar, und wobei diese entsprechend nicht als Kompression behandelt werden. Eingaben in die Begrenzer 28, 38, 48 und 58 von über 3 und 31/32, d. h. ein Überlaufzustand, werden nur im maximalen Ausmaß gefiltert, und zwar entsprechend dem Kompressionsfaktor von ungefähr 15,657 : 1, selbst wenn ein darüber hinaus gehendes Filtern wünschenswert wäre.
- Die dargestellte Implementierung verwendet zwar einen Schräglaufwinkel-Doppelakkumulator 20 und je einen horizontalen und einen vertikalen Doppelakkumulator 30 und 40, jedoch sind auch andere Alternativen möglich. Da der vertikale Filter über eine Mehrzahl von Zeilen funktionsfähig ist, existiert zwischen dem zentralen Anzapfen des horizontalen Filters und dem zentralen Anzapfen des vertikalen Filters eine Verzögerung von mehreren Zeilen (von zum Beispiel vier Zeilen). Zum idealen Filtern werden zwei Recheneinrichtungen für die Kompression des Schräglaufs eingesetzt, und zwar eine für den horizontalen Filter und eine für den vertikalen Filter, wobei die vertikale Einrichtung den gleichen Faktor für Daten erzeugt, die um die gleiche Anzahl von Zeilen zwischen den zentralen Anzapfstellen der beiden Filter verzögert sind; da die Anzahl der Zeilen der auftretenden Verzögerung im Vergleich zu dem ganzen Halbbild derart gering ist, können auch unter Verwendung einer einzigen Recheneinrichtung für die Kompression des Schräglaufs gute Ergebnisse erzielt werden, wobei diese eine Recheneinrichtung für die Kompression des Schräglaufs Berechnungen für eine Zeile zwischen den beiden zentralen Anzapfstellen ausführt.
- Ähnliche Argumentationen bzw. Ansätze können auch zur weiteren Reduzierung der Anzahl der Doppelakkumulatoren auf zwei verwendet werden. Horizontale und vertikale Filter könnten einen Doppelakkumulator gemeinsam nutzen, wenn angenommen werden würde, daß Änderungen in der Tiefe über einige wenige Zeilen ohne Signifikanz sind, so daß für beide Filter ein "durchschnittlicher" Kompressionsfaktor auf Tiefenbasis verwendet werden könnte. Die Recheneinrichtung für den Tiefenfaktor würde dann den Logarithmus des kleinsten der Tiefenfaktoren berechnen, und jeder dieser Faktoren könnte durch Addition eines Versatzes auf der Basis der Verhältnisse zwischen dem gewünschten Faktor und dem tatsächlich berechneten Faktor abgeleitet werden. Diese Verhältnisse wären alle für ein beliebiges Halbbild konstant und könnten aber auch Halbbild für Halbbild neu berechnet werden.
- Bei einer tatsächlichen Implementierung können zwischen verschiedenen Verarbeitungselementen dieser Vorrichtung Register vorgesehen sein, die dazu dienen, die Operationen in Schritte aufzubrechen, die einzeln in Taktperioden ausgeführt werden. Dieses Verfahren wird häufig als Pipeline-Verarbeitung bezeichnet. Beim Einsatz einer Pipeline-Verarbeitung muß der horizontale Akkumulator unter Umständen einige Taktperioden vor dem Anfang der Zeile gestartet werden, um Registerverzögerungen durch die Akkumulatorausgabe zu berücksichtigen, bis die ausgewählten Filterkoeffizienten mit dem ersten horizontalen Pixel an der zentralen Anzapfstelle des horizontalen Filters multipliziert werden. Tatsächlich kann der horizontale Akkumulator einige Taktperioden (horizontale Schritte) vor dem Zeitpunkt gestartet werden, der erforderlich ist, um Registerverzögerungen zu berücksichtigen; wobei für jeden "vorzeitigen" horizontalen Schritt, den der Akkumulator lädt, der Wert, mit dem er geladen wird, um A verringert wird. Wenn der horizontale Akkumulator zum Beispiel fünf horizontale Schritte vorher geladen wird, wird der Wert von C um 5*A verringert.
- Der vertikale Akkumulator kann ebenso so früh geladen werden, wie dies gewünscht wird, solange die Konstante C um B multipliziert mit der Anzahl der Zeilen zwischen dem Laden des Akkumulators und der ersten Zeile des Halbbilds, das in die zentrale Anzapfstelle des vertikalen Filters eintritt, verringert wird.
- In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine logarithmische Steuerung der variablen Filtereinrichtungen 200, 250, 300, 350 beschrieben, und wobei dafür somit die Summierkreise 26, 36, 46, 56 für die Verknüpfungen der logarithmischen Kompressionsfaktoren und Versätze verwendet werden, wobei diese Verknüpfungen bzw. Kombinationen aber auch durch andere Mittel erreicht werden können. Zum Beispiel könnten generische Verknüpfungseinrichtungen 27, 37, 47, 57 als Multiplikationskreise eingesetzt werden. Multiplikationskreise sind zwar komplexer und teurer als Summierkreise, jedoch würde deren Verwendung den Einsatz der Umsetzer 34 und 44 für Gleitpunktzahlen in ganzzahlige Logarithmen überflüssig machen. Diese Alternative würde auch eine Änderung der Funktionalität des Schaltkreises 24 erforderlich machen, um die Logarithmusfunktion zu beseitigen, und wobei es ferner erforderlich wäre, die variablen Filter 200, 250, 300, 350 über lineare numerische Einrichtungen zu steuern. Eine Mischung der linearen und logarithmischen Verarbeitung kann auf verschiedenen Stufen eingesetzt werden.
- Vorstehend wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben, wobei für den Fachmann ersichtlich ist, daß viele Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung gemäß den umfassenderen Aspekten abzuweichen. Die folgenden Ansprüche umfassen somit alle Änderungen und Modifikationen gemäß dem wahren Umfang der Erfindung.
Claims (39)
1. Antialising-Filtersystem für eine Videoeffekteausrüstung,
die an 2D-Bildern eine 3D-Manipulation durchführt, wobei das
System folgendes umfaßt:
eine Mikroprozessoreinrichtung (10) zur Berechnung der
Konstanten A, B und C Halbbild für Halbbild oder Vollbild für
Vollbild gemäß dem Inhalt einer Transformationsmatrixfunktion
F, die für die Abbildung eines zweidimensionalen Quellenbildes
verwendet wird, und zwar gemäß einem zu manipulierenden
Videosignal durch einen dreidimensionalen Raum in ein
zweidimensionales Zielbild;
eine Doppelakkumulatoreinrichtung (30, 40) zur
Implementierung einer linearen Gleichung Cf = AXs + BYs + C auf
einer lokalen Basis in einem Bereich eines Halbbilds oder
eines Vollbilds, so daß ein Kompressionsfaktor Cf erzeugt
wird, wobei Xs eine horizontale Schrittadresse, Ys eine
vertikale Schrittadresse und A, B und C die berechneten
Konstanten darstellen; und
eine dynamisch steuerbare Filtereinrichtung (200, 250,
300, 350), die in der Lage ist, eine Videosignaleingabe auf
eine ausgewählte Grenzfrequenz zu filtern, wobei die
Grenzfrequenz auf lokaler Basis innerhalb eines Bereichs eines
Halbbilds oder eines Vollbilds gemäß der Eingabe des
Kompressionsfilters Cf steuerbar ist, wobei die
Filtereinrichtung eine gefilterte Videoausgabe erzeugt, die
für eine Transformation durch die
Transformationsmatrixfunktion F bereit ist.
2. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei die
Einrichtung zur Implementierung einen Doppelakkumulator (30,
40) umfaßt, wobei eine erste Stufe (60-66) des
Doppelakkumulators mit C am Anfang jedes Halbbilds oder
Vollbilds initialisiert ist und bei jedem vertikalen Schritt
um B akkumuliert wird, so daß B*Ys + C gebildet wird, und wobei
eine zweite Stufe (68-74) mit B*Ys + C am Anfang jedes
vertikalen Schritts initialisiert wird und bei jedem
horizontalen Schritt um A akkumuliert wird, so daß A*Xs + B*Ys
+ C gebildet wird, so daß Cf immer an einem Ausgang der
zweiten Stufe des Doppelakkumulators verfügbar ist.
3. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei die
Einrichtung zur Implementierung einen Einzelakkumulator (68 -
74) umfaßt, der durch die Mikroprozessoreinrichtung mit B*Ys +
C gespeist wird, um am Anfang jedes vertikalen Schrittes zu
berechnen, wobei der Einzelakkumulator bei jedem horizontalen
Schritt um A akkummuliert wird, so daß A*Xs + B*Ys + C gebildet
wird, so daß Cf immer an einem Ausgang des Einzelakkumulators
verfügbar ist.
4. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei es sich
bei dem horizontalen Schritt um ein Bildelement und bei dem
vertikalen Schritt um eine Zeile handelt.
5. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei das System
ferner folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (22, 24) zur Bestimmung eines
Verhältnisses eines zweiten Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem
Kompressionsfaktor Cf Halbbild für Halbbild oder Vollbild für
Vollbild gemäß dem Inhalt der Transformationsmatrixfunktion F;
und
eine Einrichtung (37, 47) zur Multiplikation von Cf mit
dem Verhältnis zur Ermittlung von Cf&sub2;.
6. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei die
dynamisch steuerbare Filtereinrichtung logarithmische
Kompressionsfaktoreingaben zuläßt, und wobei das Antialising-
Filtersystem ferner folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (32, 34; 42, 44) zur Konvertierung des
Kompressionsfaktors Cf in den Logarithmus des
Kompressionsfaktors log : Cf.
7. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 6, wobei das System
ferner folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (22, 24) zur Bestimmung eines Logarithmus
log : ratio mit einem Verhältnis eines zweiten
Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem Kompressionsfaktor Cf Halbbild
für Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem Inhalt der
Transformationsmatrixfunktion F; und
eine Einrichtung (37, 47) zur Addition von log : ratio zu
log : Cf, so daß sich log : Cf&sub2; ergibt.
8. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 6, wobei das System
ferner folgendes umfaßt:
eine zusätzliche Einrichtung (10) zur Berechnung von
Schräglaufwinkelkonstanten Asa, Bsa und Csa Halbbild für
Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem Inhalt einer
Transformationsmatrixfunktion F;
eine Einrichtung (20, 24) zur Erzeugung eines
Schräglaufwinkel-Logarithmus-Kompressionsfaktors log : Cfsa auf
der Basis der Schräglaufwinkelkonstanten Asa, Bsa und Csa; und
eine Einrichtung (36, 46) zum Hinzufügen des
Schräglaufwinkel-Logarithmus-Kompressionsfaktors log : Cfsa zu
dem Logarithmus-Kompressionsfaktor log : Cf, so daß ein
kombinierter Logarithmus-Kompressionsfaktor log : Cfc erzeugt
wird, wobei der kombinierte Kompressionsfaktor Cfc von der
dynamisch steuerbaren Filtereinrichtung als Logarithmus-
Kompressionsfaktor Cf verwendet wird.
9. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 8, wobei das System
ferner folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (24) zur Bestimmung eines Logarithmus
log : ratio mit einem Verhältnis eines zweiten
Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem Kompressionsfaktor Cf Halbbild
für Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem Inhalt der
Transformationsmatrixfunktion F; und
eine Einrichtung (37, 47) zum Hinzufügen von log : ratio zu
log : Cf, so daß sich log : Cf&sub2; ergibt.
10. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei die
Einrichtung zur Erzeugung folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (20) zur Implementierung einer linearen
Gleichung Cf = Asa*Xs + Bsa*Ys + C Bildelement für Bildelement,
so daß ein Schräglaufwinkel θ erzeugt wird, wobei Xs eine
Bildelementadresse, Ys eine Zeilenadresse und Asa, Bsa und Csa
die berechneten Konstanten darstellen;
eine Einrichtung (22) zur Ermittlung des Absolutwertes θ
von θ; und
eine Einrichtung (24) zur Ermittlung des logarithmischen
Wertes des Umkehrwertes einer Funktion zur Ermittlung eines
Schräglaufwinkels, so daß der Schräglaufwinkel-Logarithmus-
Kompressionsfaktor log : Cfsa erzeugt wird, wobei die
Ermittlungsfunktion die Eigenschaft aufweist, daß sie bei 90º
gleich Eins und bei 0º und 180º gleich Null ist.
11. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 10, wobei die
Ermittlungsfunktion für den Schräglaufwinkel der Quadratwurzel
von [1 - cos( θ )]
entspricht.
12. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 10, wobei die
Ermittlungsfunktion für den Schräglaufwinkel dem Sinus des
Absolutwertes des Schräglaufwinkels entspricht.
13. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 10, wobei die
Ermittlungsfunktion für den Schräglaufwinkel für θs zwischen 0º
und 90º gleich θs/90 ist und für θs zwischen 90º und 180º
(180 - θs )/90 entspricht.
14. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 1, wobei das System
ferner folgendes umfaßt:
eine zusätzliche Einrichtung (10) zur Berechnung von
Schräglaufwinkelkonstanten Asa, Bsa und Csa Halbbild für
Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem Inhalt einer
Transformationsmatrixfunktion F;
eine Einrichtung (20-24) zur Erzeugung eines
Schräglaufwinkel-Kompressionsfaktors Cfsa auf der Basis der
Schräglaufwinkelkonstanten Asa, Bsa und Csa; und
eine Einrichtung (37, 47) zur Kombination des
Schräglaufwinkel-Kompressionsfaktors Cfsa mit dem
Kompressionsfaktor Cf, so daß ein kombinierter
Kompressionsfaktor Cfc erzeugt wird, wobei der kombinierte
Kompressionsfaktor Cfc von der dynamisch steuerbaren
Filtereinrichtung als Kompressionsfaktor Cf verwendet wird.
15. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 14, wobei das
System ferner folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (22, 24) zur Bestimmung eines
Verhältnisses eines zweiten Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem
Kompressionsfaktor Cf Halbbild für Halbbild oder Vollbild für
Vollbild gemäß dem Inhalt der Transformationsmatrixfunktion F;
und
eine Einrichtung (37, 47) zur Multiplikation von Cf mit
dem Verhältnis zur Ermittlung von Cf&sub2;.
16. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 14, wobei die
Einrichtung zur Erzeugung folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (20) zur Implementierung einer linearen
Gleichung Cf = Asa*Xs + Bsa*Ys + Csa Schritt für Schritt, so daß
ein Schräglaufwinkel θ erzeugt wird, wobei Xs eine horizontale
Schrittadresse, Ys eine vertikale Schrittadresse und Asa, Bsa
und Csa die berechneten Konstanten darstellen;
eine Einrichtung (22) zur Ermittlung des Absolutwertes θ
von θ; und
eine Einrichtung (24) zur Ermittlung des Wertes des
Umkehrwertes einer Funktion zur Ermittlung eines
Schräglaufwinkels, so daß der Schräglaufwinkel-
Kompressionsfaktor Cfsa erzeugt wird, wobei die
Ermittlungsfunktion die Eigenschaft aufweist, daß sie bei 90º
gleich Eins und bei 0º und 180º gleich Null ist.
17. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 16, wobei die
Funktion zur Ermittlung des Schräglaufwinkels der
Quadratwurzel von [1 - cos( θ )] entspricht.
18. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 16, wobei die
Funktion zur Ermittlung des Schräglaufwinkels dem Sinus des
Absolutwertes des Schräglaufwinkels entspricht.
19. Antialising-Filtersystem nach Anspruch 16, wobei die
Ermittlungsfunktion für den Schräglaufwinkel für θs zwischen 0º
und 90º gleich θs/90 ist und für θs zwischen 90º und 180º
(180 - θs )/90 entspricht.
20. Verfahren zum Antialising-Filtern eines zweidimensionalen
Videosignals, das durch eine Videoeffekteausrüstung in drei
Dimensionen manipuliert wird, wobei das Verfahren die
folgenden Schritte umfaßt:
Vorberechnung Halbbild für Halbbild oder Vollbild für
Vollbild von Koeffizienten für eine lineare Gleichung Cf = AXs
+ BYs + C, wobei Cf einen resultierenden Kompressionfaktor, Xs
die horizontale Schrittposition bei jedem vertikalen Schritt
und Ys die vertikale Schrittposition bei jedem Halbbild oder
Vollbild darstellen, wobei die Koeffizienten auf dem Inhalt
einer Transformationsmatrix F basieren, die für die Abbildung
eines zweidimensionalen Quellenbildes verwendet wird, und zwar
gemäß einem zu manipulierenden Videosignal durch einen
dreidimensionalen Raum in ein zweidimensionales Zielbild;
Berechnen des Kompressionsfaktors CF auf lokaler Basis in
einem Halbbild oder Vollbild unter Verwendung der linearen
Gleichung; und
Auswählen einer Filterfunktion auf lokaler Basis innerhalb
eines Bereichs eines Halbbilds oder Vollbilds auf der Basis
des Kompressionsfaktors Cf, so daß eine gefilterte
Videoausgabe vorgesehen wird, die für eine Transformation
durch die Transformationsmatrixfunktion F bereit ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Berechnungsschritt
die folgenden Schritte umfaßt:
Speichern eines Wertes C am Anfang jedes Vollbilds, so daß
ein gespeicherter Wert BYs + C erzeugt wird, wobei Ys anfangs
gleich 0 ist;
Addieren von B zu dem gespeicherten Wert von BYs + C, wenn
jeder vertikale Schritt Ys eintritt, so daß BYs + C
implementiert wird;
Übertragen des Wertes von BYs + C an einen zweiten
Speicherplatz beim Eintritt jedes vertikalen Schrittes Ys, so
daß ein gespeicherter Wert von AXs + BYs + C erzeugt wird,
wobei Xs anfangs gleich 0 ist; und
Addieren von A zu dem gespeicherten Wert von BYs + C beim
Eintritt jedes horizontalen Schritts Xs, so daß die Ausgabe Cf
= AXs + BYs + C erzeugt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Berechnungsschritt
die folgenden Schritte umfaßt:
zusätzliches Vorberechnen eines Wertes von BYs + C bei
jedem vertikalen Schritt;
Speichern des zusätzlich vorberechneten Wertes; und
Addieren von A zu dem gespeicherten Wert beim Einritt
jedes horizontalen Schritts Xs, so daß die Ausgabe Cf = AXs +
BYs + C erzeugt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, wobei es sich bei dem
horizontalen Schritt um ein Bildelement und bei dem vertikalen
Schritt um eine Zeile handelt.
24. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Verfahren ferner die
folgenden Schritte umfaßt:
Bestimmen eines Verhältnisses eines zweiten
Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem Kompressionsfaktor Cf Halbbild
für Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem Inhalt der
Transformationsmatrixfunktion F; und
Multiplizieren von Cf mit dem Verhältnis zur Ermittlung
von Cf&sub2;.
25. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Auswahlschritt die
Filterfunktion auf der Basis des Logarithmus log : Cf des
Kompressionsfaktors Cf auswählt, und wobei das Verfahren
ferner den folgenden Schritt aufweist:
Konvertieren des Kompressionsfaktors Cf in dessen
Logarithmus log : Cf.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Verfahren ferner die
folgenden Schritte umfaßt:
Bestimmen eines Logarithmus log : ratio mit einem Verhältnis
eines zweiten Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem Kompressionsfaktor
Cf Halbbild für Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem
Inhalt der Transformationsmatrixfunktion F; und
Addieren von log : ratio zu log : Cf, so daß sich log : Cf&sub2;
ergibt.
27. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Verfahren ferner die
folgenden Schritte umfaßt:
Zusätzliches Berechnen von Schräglaufwinkelkonstanten Asa,
Bsa und Csa Halbbild für Halbbild oder Vollbild für Vollbild
gemäß dem Inhalt einer Transformationsmatrixfunktion F;
Erzeugen eines Schräglaufwinkel-Logarithmus-
Kompressionsfaktors log : Cfsa auf der Basis der
Schräglaufwinkelkonstanten Asa, Bsa und Csa; und
zum Hinzufügen des Schräglaufwinkel-Logarithmus-
Kompressionsfaktors log : Cfsa zu dem Logarithmus-
Kompressionsfaktor log : Cf, so daß ein kombinierter
Logarithmus-Kompressionsfaktor log : Cfc erzeugt wird, wobei der
kombinierte Kompressionsfaktor Cfc in dem Auswahlschritt als
Logarithmus-Kompressionsfaktor Cf verwendet wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Verfahren ferner die
folgenden Schritte umfaßt:
Bestimmen eines Logarithmus log : ratio mit einem Verhältnis
eines zweiten Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem Kompressionsfaktor
Cf Halbbild für Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem
Inhalt der Transformationsmatrixfunktion F; und
Hinzufügen von log : ratio zu log : Cf, so daß sich log : Cf&sub2;
ergibt.
29. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Erzeugungsschritt
die folgenden Schritte umfaßt:
Implementieren einer linearen Gleichung Cf = Asa*Xs + Bsa*Ys
+ C Bildelement für Bildelement, so daß ein Schräglaufwinkel θ
erzeugt wird, wobei 4 eine Bildelementadresse, Ys eine
Zeilenadresse und Asa, Bsa und Csa berechnete Konstanten
darstellen;
Ermitteln des Absolutwertes θ von θ; und
Ermitteln des logarithmischen Wertes des Umkehrwertes
einer Funktion zur Ermittlung eines Schräglaufwinkels, so daß
der Schräglaufwinkel-Logarithmus-Kompressionsfaktor log : Cfsa
erzeugt wird, wobei die Ermittlungsfunktion die Eigenschaft
aufweist, daß sie bei 90º gleich Eins und bei 0º und 180º
gleich Null ist.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Ermittlungsfunktion
für den Schräglaufwinkel der Quadratwurzel von [1 - cos( θ )]
entspricht.
31. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Ermittlungsfunktion
für den Schräglaufwinkel dem Sinus des Absolutwertes des
Schräglaufwinkels entspricht.
32. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Ermittlungsfunktion
für den Schräglaufwinkel für 65 zwischen 0º und 90º gleich
θs/90 ist und für θs zwischen 90º und 180º (180 - θs )/90
entspricht.
33. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Verfahren ferner die
folgenden Schritte umfaßt:
Zusätzliches Berechnen von Schräglaufwinkelkonstanten Asa,
Bsa und Csa Halbbild für Halbbild oder Vollbild für Vollbild
gemäß dem Inhalt einer Transformationsmatrixfunktion F;
Erzeugen eines Schräglaufwinkel-Kompressionsfaktors Cfsa
auf der Basis der Schräglaufwinkelkonstanten Asa, Bsa und Csa;
und
Kombinieren des Schräglaufwinkel-Kompressionsfaktors Cfsa
mit dem Kompressionsfaktor Cf, so daß ein kombinierter
Kompressionsfaktor Cfc erzeugt wird, wobei der kombinierte
Kompressionsfaktor Cfc in dem Auswahlschritt als
Kompressionsfaktor Cf verwendet wird.
34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Verfahren ferner die
folgenden Schritte umfaßt:
Bestimmen eines Verhältnisses eines zweiten
Kompressionsfaktors Cf&sub2; zu dem Kompressionsfaktor Cf Halbbild
für Halbbild oder Vollbild für Vollbild gemäß dem Inhalt der
Transformationsmatrixfunktion F; und
Multiplizieren von Cf mit dem Verhältnis zur Ermittlung
von Cf&sub2;.
35. Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Erzeugungsschritt
ferner die folgenden Schritte umfaßt:
Implementieren einer linearen Gleichung Cf = Asa*Xs + Bsa*Ys
+ Csa Schritt für Schritt, so daß ein Schräglaufwinkel θ
erzeugt wird, wobei Xs eine horizontale Schrittadresse, Ys eine
vertikale Schrittadresse und Asa, Bsa und Csa die berechneten
Konstanten darstellen;
Ermitteln des Absolutwertes θ von θ; und
Ermitteln des Wertes des Umkehrwertes einer Funktion zur
Ermittlung eines Schräglaufwinkels, so daß der
Schräglaufwinkel-Kompressionsfaktor Cfsa erzeugt wird, wobei
die Ermittlungsfunktion die Eigenschaft aufweist, daß sie bei
90º gleich Eins und bei 0º und 180º gleich Null ist.
36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Funktion zur
Ermittlung des Schräglaufwinkels der Quadratwurzel von [1 -
cos( θ )] entspricht.
37. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Funktion zur
Ermittlung des Schräglaufwinkels dem Sinus des Absolutwertes
des Schräglaufwinkels entspricht.
38. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Funktion zur
Ermittlung des Schräglaufwinkels für 65 zwischen 0º und 90º
gleich θs/90 ist und für θs zwischen 90º und 180º (180 -
θs )/90 entspricht.
39. Videobild-Manipulationsvorrichtung, die folgendes umfaßt:
eine Einrichtung (400) für die Ausführung einer
Manipulation planarer Eingangs-Videobilder gemäß einer von
einer Bedienungspersoneneingabe abgeleiteten
Transformationsmatrixfunktion F aus dem zweidimensionalen in
den dreidimensionalen und in den zweidimensionalen Bereich;
eine dynamisch steuerbare Filtereinrichtung (200, 250,
300, 350), die eine Videosignaleingabe auf eine ausgewählte
Grenzfrequenz filtern kann, wobei die Grenzfrequenz auf
lokaler Basis innerhalb eines Bereichs eines Halbbilds oder
eines Vollbilds gemäß der Eingabe des Kompressionsfaktors Cf
steuerbar ist, wobei die Filtereinrichtung eine gefilterte
Videoausgabe erzeugt, die die genannte planare
Videobildereingabe in die genannte Manipulationseinrichtung
(400) bildet;
eine Mikroprozessoreinrichtung (10) zur Berechnung der
Konstanten A, B und C Halbbild für Halbbild oder Vollbild für
Vollbild gemäß dem Inhalt einer Transformationsmatrixfunktion
F;
eine Doppelakkumulatoreinrichtung (30, 40) zur
Implementierung einer linearen Gleichung Cf = AXs + BYs + C auf
einer lokalen Basis in einem Bereich eines Halbbilds oder
eines Vollbilds, so daß ein Kompressionsfaktor Cf erzeugt
wird, wobei Xs eine horizontale Schrittadresse, Ys eine
vertikale Schrittadresse und A, B und C die berechneten
Konstanten darstellen;
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