DE69333103T2 - Vorrichtung zur Umsetzung von digitalen Daten - Google Patents

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DE69333103T2 DE1993633103 DE69333103T DE69333103T2 DE 69333103 T2 DE69333103 T2 DE 69333103T2 DE 1993633103 DE1993633103 DE 1993633103 DE 69333103 T DE69333103 T DE 69333103T DE 69333103 T2 DE69333103 T2 DE 69333103T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Aufwärtsumsetzen der Auflösung von Bildsignalen.
  • Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung bezieht sich auf eine Digitaldaten-Umsetzvorrichtung und ein Verfahren für das Aufwärtsumsetzen eines Fernsehsignals mit Standardauflösung in ein Fernsehsignal mit hoher Auflösung.
  • Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Systemen für das Umsetzen der Auflösung eines digitalen Videosignals: Abwärtsumsetzen und Aufwärtsumsetzen. Ein abwärts umsetzendes System setzt ein Signal, dessen Raum- oder Zeitauflösung groß ist, oder ein Signal mit hohem Informationsgehalt, in ein Signal mit einer niedrigen Auflösung um. Ein aufwärts umsetzendes System setzt Signale, deren Raum- oder Zeitauflösung klein ist, oder ein Signal mit einem geringen Informationsgehalt, in ein Signal mit hoher Auflösung um.
  • Bei dem Abwärtsumsetzen wird ein Signal, das von sich aus einen großen Informationsgehalt aufweist, in ein Signal mit einem kleinen Informationsgehalt umgesetzt. Beispielsweise kann durch zweckmäßiges Ausdünnen des Informationsgehalts eines Bildelements oder einer Feld-/Rahmeninformation bzw. Teilbild-/Vollbildinformation leicht ein Signal niedriger Raum-/Zeitauflösung gebildet werden.
  • Ein Abwärtsumsetzer kann ein Videosignal eines hochauflösenden (HD) Systems in ein Videosignal eines standardauflösenden (SD) Systems umsetzen. Verschiedene Arten von Techniken wurden bereits vorgeschlagen.
  • Ein aufwärts umsetzendes System kann ein Videosignal des SD-Systems in ein Videosignal des HD-Systems umsetzen. Ein Beispiel, bei dem ein elektronischer Zoom-Vorgang oder eine Vergrößerung eines Bildes durchgeführt wird, kommt in Betracht. Bei einem solchen Beispiel werden fehlende Informationen unter Verwendung eines Interpolationsfilters interpoliert.
  • In einem anderen Beispiel werden Daten durch Unterabtastung der ursprünglichen Daten komprimiert. Die komprimierten Daten werden in einem Aufzeichnung-/Übertragungssystem verwendet, bei dem die Datenkapazität des Aufzeichnungs-/Übertragungssystems begrenzt ist. Die ursprünglich unkomprimierten Daten werden auf der Wiedergabe-/Empfangsseite unter Verwendung eines Interpolationsfilters wiederhergestellt.
  • Jedoch ergibt sich das Problem, dass die Auflösung eines Ausgangsbildes, das durch die Interpolation mit einem Filter erlangt wird, sich verschlechtert. Beispielsweise wird, sogar wenn ein durch die Interpolation eines SD-Videosignals mit einem Filter gebildetes HD-Signal interpoliert wird; eine HD-Komponente (Hochfrequenzkomponente), die in einem SD-Eingangssignale nicht vorhanden ist, nicht wiedergegeben. Im Ergebnis wird die räumliche Auflösung eines Ausgangsbildes verschlechtert.
  • Die EP-A-477 822 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Merkmale eines empfangenen Videosignals, das in der Form einer Abtastwerte-Kette besteht, wobei das empfangene Videosignal lediglich zu einem Teil aus dem ursprünglichen Videosignal besteht. Die bekannten Abtastwerte werden unter Verwendung von Verzögerungsschaltungen in einem Abtastwerteraum aus den Abtastwerten angeordnet, von denen einige einer Mehrzahl von Unterinterpolationseinrichtungen zugeführt werden, in denen Abtastwertekandidaten gleichzeitig unter Verwendung eines festen Verarbeitungsalgorithmus gebildet werden. Eine größere Anzahl an bekannten Abtastwerten wird einer Steuervorrichtung zugeführt, wobei die Umgebung des Abtastwertes, der interpoliert werden soll, erfasst wird. Dies erzeugt ein Steuersignal für die Auswahleinrichtung, die als den neuen interpolierten Abtastwert eines der Ausgangsignale der Unterinterpolationseinrichtung auswählt, woraufhin dieser zu der Abtastwerte-Kette des ursprünglichen Videosignals hinzu addiert wird.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit gegebenen Digitaldaten-Umsetzvorrichtungen und einem Verfahren für die Abtastung, das in der Lage ist, eine hoch auflösende Komponente wiederzugeben.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für das Umsetzen eines ersten Bildsignals mit einer ersten Auflösung in ein zweites Bildsignal mit einer zweiten Auflösung, die größer ist als die erste, durch Bilden von Pixeln des zweiten Bildsignals entsprechend den Pixeln des ersten Bildsignals vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist:
  • Mittel zum Bestimmen einer Klassifikation durch den Bildinhalt einer Gruppe von Pixeln (a-d) des ersten Bildes, die einem Pixel (x) des zweiten Bildes, das gebildet werden soll, benachbart ist, gekennzeichnet durch
    eine Einrichtung zum Erzeugen des Pixels (x) des zweiten Bildes entsprechend zu in einem Speicher enthaltenen Referenzdaten, wobei der Speicher für jede Mehrzahl von Klassifikationen Referenzdaten enthält, die aus einem Referenzbildsignal mit der zweiten Auflösung erzeugt wurden, und wobei der Speicher entsprechend der Klassifikationen adressiert wird, die durch die Bestimmungseinrichtung bestimmt worden ist, und Auswahlmittel zur Auswahl des erzeugten Pixels (x) und der Gruppe von Pixeln (a-d), um das zweite Bildsignal zu erzeugen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Umsetzen eines ersten Bildsignals mit einer ersten Auflösung in ein zweites Bildsignal mit einer zweiten Auflösung, die größer ist als die erste, durch Bilden von Pixeln des zweiten Bildsignals entsprechend den Pixeln des ersten Bildsignals vorgesehen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
  • Bestimmen einer Klassifikation durch den Bildinhalt einer Gruppe von Pixeln (a-d) des ersten Bildes, die benachbart sind zu einem Pixel (x) des zweiten Bildes, dass erzeugt werden soll, gekennzeichnet durch die Schritte des Erzeugens des Pixels (x) des zweiten Bildsignals entsprechend zu Bezugsdaten, die in einem Speicher enthalten sind, wobei der Speicher für jede Mehrzahl von Klassifikationen Bezugsdaten enthält, die aus einem Bezugsbildsignal mit der zweiten Auflösung erzeugt wurden, wobei der Speicher entsprechend der Klassifikation, die in dem Bestimmungsschritt bestimmt wurde, adressiert wird, und
  • Auswählen des erzeugten Pixels (x) und der Gruppe von Pixeln (a-d) um das zweite Bildsignal zu erzeugen.
  • Die Erfindung wird nun mittels eines erläuternden und nicht einschränkenden Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, bei denen
  • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Übertragungssystems ist, bei dem die Erfindung angewandt werden kann,
  • 2 ein schematisches Diagramm ist, das eine relative Position der Bildelemente zeigt,
  • 3 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Aufbaus zum Erzeugen einer Mapping- bzw. Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle ist,
  • 4 ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels eines Aufbaus zum Erzeugen einer Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle ist,
  • 5 ein Blockdiagramm eines Aufwärtsumsetzers ist,
  • 6 ein schematisches Diagramm ist, das eine relative Position von Bildelementen eines SD-Bildes und HD-Bildes zeigt, und
  • 7 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Aufbaus zum Erzeugen einer Mapping- bzw. Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle ist.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel überträgt ausgedünnte und komprimierte Daten und gibt ein ausgedünntes Bildelement auf der Empfangsseite wieder. 1 zeigt ein solches Übertragungssystem als Ganzes. In 1 wird mit dem Bezugszeichen 1 ein Eingangsanschluss für Digitalvideodaten bezeichnet, die übertragen werden sollen.
  • Eingangs-Digitalvideodaten werden einer Abtastschaltung 2 zugeführt, und abwechselnd angeordnete Bildelementdaten werden in horizontaler Richtung ausgedünnt. Wie in 2 dargestellt, zeigen Bildelemente, die mit X in dem Feld der ursprünglichen Bildelemente bezeichnet sind, die ausgedünnten Bildelemente so, dass im Ergebnis bei den ausgedünnten Bildelementen mit diesem Ausdünnungsverfahren die für die Übertragung notwendige Datenmenge auf die Hälfte reduziert wird.
  • Die Ausgangsdaten der Abtastschaltung 2 werden einem Codierer für eine hochwirksame Codierung zugeführt. Für die hochwirksame Codierung kann eine orthogonale Umsetzcodierung, wie DCT (diskrete Cosinustransformation), ADRC (adaptive Dynamikbereich-Codierung) usw., die alle bekannt sind, verwendet werden. Durch diesen Codierer 3 wird die zu übertragende Datenmenge verringert.
  • Die Ausgangsdaten des Codierers werden einer Übertragungsverarbeitungsschaltung 4 zugeführt. Die Übertragungsverarbeitungsschaltung 4 führt eine Verarbeitung wie Fehlerkorrekturcodierung, Rahmen(Vollbild)bildung und Kanalcodierung aus. Die Übertragungsdaten werden erzeugt und einem Ausgangssignalanschluss 5 der Übertragungsverarbeitungsschaltung 4 zugeführt. Die Übertragungsdaten werden über eine Übertragungsleitung 6 übertragen. Die Übertragungsleitung 6 ist auf eine Kommunikationsleitung begrenzt und beinhaltet Verarbeitungen der magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe in ihrer Bedeutung.
  • Empfangsdaten werden über einen Eingangssignalanschluss 7 der Empfangsverarbeitungsschaltung 8 zugeführt. Die Empfangsverarbeitungsschaltung 8 führt eine Verarbeitung wie die Decodierung der Kanalcodierung, Rahmen(Vollbild)zerlegung und Fehlerkorrektur aus. Das Ausgangssignal der Empfangsverarbeitungsschaltung 8 wird einem Decodierer 9 für hochwirksame Codierung gegeben. Das decodierte Ausgangssignal des Decodierers 9 wird einer Auswahlschaltung 10 und einer Simultan-Ausgabeschaltung 11 zugeführt.
  • Die Simultan-Ausgabeschaltung 11 erzeugt, wie in 2 gezeigt, Übertragungsbildelementdaten a, b, c und d, die bei einer oberen und unteren Position und einer linken und rechten Position in Bezug auf ein ausgedünntes Bildelement x, das interpoliert werden soll, angeordnet sind, die gleichzeitig einer Gruppierungsschaltung 12 und einer Interpolationsdatenerzeugungsschaltung 14 zugeführt werden. Ausgangssignaldaten von der Gruppierungsschaltung 14, d. h. Klasseninformation, werden zu einem Speicher 13 als ein Adressensignal gegeben.
  • Eine Mapping- oder Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle für die Datenumsetzung, die in einer später erläuterten Weise gebildet wird, ist in dem Speicher 13 gespeichert. In diesem Beispiel ist die Digitalherarchieumsetzungs-Tabelle mit mehreren Parametern in dem Speicher 13 gespeichert. Ein Parameter, der von einer Adresse ausgelesen wird, die den Ausgangssignaldaten der Clusterbildungs- oder Gruppierungsschaltung 12 entspricht, wird der Interpolationsdaten-Erzeugungsschaltung zugeführt. Die Interpolationsdaten-Erzeugungsschaltung 14 stellt Interpolationsdaten x durch die folgende Berechnung bereit: x = w1a + w2b + w3c + w4d,wobei Übertragungsbildelementdaten a, b, c und d von der Simultan-Ausgabesignalschaltung 11 und Parameter w1, w2, w3 und w4 von dem Speicher 13 benutzt werden.
  • Die Interpolationsdaten x werden der Auswahlschaltung 10 zugeführt. Die Auswahlschaltung 10 wählt das Ausgangssignal des Decodierers 9 aus, wenn ein Übertragungsbildelement vorhanden ist, während die Auswahlschaltung 10 interpolierte Daten von der Interpolationsdaten-Erzeugungsschaltung 14 bei einer Position des ausgesonderten bzw. ausgedünnten Bildelements auswählt. Folglich werden decodierte Videodaten entsprechend den Empfangsdaten an einem Ausgangssignalanschluss 15 der Auswahlschaltung 10 bereitgestellt.
  • Eine Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle, die im Voraus durch ein Lernverfahren gebildet wurde, ist in dem Speicher 13 gespeichert. 3 zeigt einen Aufbau zum Bilden der Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle. In 3 wird ein Digitalvideosignal zu 21 und zu einer Simultan-Ausgabeschaltung 22 zugeführt. Das Digitalvideosignal soll ein Standardsignal sein, das die Erzeugung der Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle berücksichtigt. Beispielsweise kann für das Videosignal ein Signal, das aus einem Standbild mit mehreren Mustern zusammengesetzt ist, gewählt werden. Wie in 2 gezeigt, führt die Simultan-Ausgabeschaltung 22 einem Datenspeicher 23 und einer Gruppierungsschaltung 24 gleichzeitig Daten x zu, die ein Ziel-Bildelement sind, und Bildelementdaten a, b, c und d, die in der oberen und unteren Position und der linken und rechten Position in Bezug auf den Datenwert x vorhanden sind. Es ist anzumerken, dass ein tatsächlicher Wert existiert, ohne irgendeine Ausdünnung des Zielbildelements zur Zeit des in 3 gezeigten Lernverfahrens.
  • Die Gruppierungsschaltung 24 führt die Gruppierung (Clusterbildung) der Bildelementdaten aus, so dass eine Klasseninformation erzeugt wird, wie es die Gruppierungsschaltung 12 der 1 auch ausführt. Zur Gruppierung kann die Gruppierung durch Gradation, Gruppierung durch ein Muster etc. benutzt werden. Bei Benutzung der Gradation wird die Zahl der Klassen sehr groß, wenn die Bildelementdaten acht Bits haben. Im Ergebnis soll die Bitzahl jedes Bildelements mittels hochwirksamer Codierung wie ADRC verringert werden. Für den Gebrauch eines Musters werden mehrere Muster, die aus vier Bildelementen zusammengesetzt sind (z. B. Gleichmäßigkeit, Erhöhung eines Wertes in die rechte und obere Richtung, Verringerung eines Wertes in die rechte und untere Richtung etc.) erstellt, und die Ausgangssignaldaten der Simultan-Ausgabeschaltung 22 werden in irgendeines der Muster klassifiziert.
  • Das Ausgangssignal der Gruppierungsschaltung 24 wird einem Eingangssignalanschluss 25a einer Umschaltschaltung 25 zugeführt. Das Ausgangssignal eines Zählers 26 wird dem anderen Eingangssignalanschluss 25b der Umschaltschaltung 25 zugeführt. Der Zähler 26 erzeugt Adressen, die aufeinander folgend durch den Zähltakt CK wechseln. Das Ausgangssignal der Umschaltschaltung 25 wird dem Datenspeicher 23 und einem Speicher 28 für Parameter als deren Adressen zugeführt.
  • Abtastwerte des Bildelements a, b, c, d und x werden in den Datenspeicher 23 in Abhängigkeit von den Adressen, die Klasseninformationen sind, geschrieben. Beispielsweise werden (a10, a20, ... ,an0) bezüglich der Bildelementdaten a, (b10, b20, ... bn0) bezüglich den Bildelementdaten b, (c10, c20, ..., cn0) bezüglich der Bildelementdaten c und (d10, d20, ..., dn0) bezüglich der Bildelementdaten d in einer bestimmten Adresse AD0 des Datenspeichers 23 gespeichert. Bezüglich anderer Adressen aus der Gruppierungsschaltung 24 werden Bildelementdaten in gleicher Weise in dem Speicher 23 gespeichert.
  • Als nächstes wird die Umschaltschaltung 25 von dem Eingangssignalanschluss 25a auf 25b umgeschaltet, und der Inhalt des Datenspeichers 23 wird aufeinanderfolgend (sequentiell) mittels einer Adresse von dem Zähler 26 ausgelesen. Das aus dem Datenspeichers 23 ausgelesene wird einer Rechenschaltung der Fehlerquadratmethode zugeführt. Mit dieser Minimalwert-Quadrat-Methode werden Parameter w1 bis w4 mit minimalem Fehler erlangt.
  • Wenn man die Aufmnerksamkeit auf eine Adresse richtet, werden die folgenden simultanen Gleichungen bezüglich dieser Adresse aufgestellt: x1 = w1a1 + w2b1 + w3c1 + w4d1 x2 = w1a2 + w2b2 + w3c2 + w4d2 xn = w1an + w2bn + w3cn + w4dn
  • Da nun x1 bis xn, a1 bis an, b1 bis bn, c1 bis cn und d1 bis dn im Voraus bekannt sind, ergeben sich die Parameter w1 bis w4 so, dass das Fehlerquadrat für x1 bis xn (tatsächliche Werte) minimiert wird. Dies gilt auch für andere Adressen.
  • Die Parameter w1 bis w4, die man bei der Rechenschaltung 27 erlangt, werden in einen Speicher 28 geschrieben. Eine Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle, die in den Speicher 28 geschrieben worden ist, ist in dem Speicher 13 der 1 gespeichert. Somit wird der Wert von x, das ein ausgedünntes Bildelement ist, bei der Interpolationsdaten Erzeugungsschaltung 14 unter der Benutzung der Parameter, die von dem Speicher 13 erzeugt worden sind, erzeugt.
  • Für die Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle können nicht nur die oben angegebenen Parameter, sondern auch diejenigen, die von den Ausgangssignaldatenwerten selbst bereitgestellt werden, verwendet werden. In diesem Fall kann die Interpolationsdaten-Erzeugungsschaltung 14 in 1 weggelassen werden. 4 zeigt einen Aufbau zum Bilden der Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle. Ähnlich zu dem Aufbau der 3 werden mehrere Bildelementdaten, die gleichzeitig erzeugt wurden, der Gruppierungsschaltung zugeführt, deren Ausgangssignal einem Datenspeicher 30 und einem Frequenzspeicher 31 als eine Adresse zugeführt wird.
  • Das ausgelesene Ausgangssignal des Frequenzspeichers 31 wird einem Addierer 32 gegeben, der +1 hinzuaddiert. Das Ausgangssignal des Addierers 32 wird in dieselbe Adresse des Speichers 31 geschrieben. Für die Speicher 30 und 31 wird jeglicher Adressinhalt auf Null als den Ausgangszustand gelöscht.
  • Daten, die von dem Datenspeicher 30 gelesen wurden, werden einem Multiplizierer 33 zugeführt und mit einer Frequenz multipliziert, die aus dem Frequenzspeicher 31 ausgelesen wird. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 33 wird einem Addierer 34 zugeführt und dort zu den Eingangssignaldaten x addiert. Das Ausgangssignal des Addierers 34 wird einem Dividierer 35 als Divident zugeführt. Dem Dividierer 5 wird das Ausgangssignal des Addierers 32 als Divisor zugeführt. Das Ausgangssignal des Dividierers 35 (Quotient) wird der Eingangsdatenwert des Datenspeichers 30.
  • In dem oben erläuterten Aufbau der 4 wird der Datenwert x1 direkt in den Speicher 30 geschrieben, und der Wert der entsprechenden Adresse des Speichers 31 wird auf 1 gebracht, da die gelesenen Ausgangssignale der Speicher 30 und 31 Null sind. Falls auf diese Adressen später wieder zugegriffen wird, ist das Ausgangssignal des Addierers 32 2 und das Ausgangssignal des Addierers 34 (x1 + x2). Im Ergebnis ist das Ausgangssignal des Dividierers 5 (x1 + x2)/3, das in den Speicher 30 geschrieben wird. Andererseits wird die Frequenz z in den Frequenzspeicher 31 geschrieben. Wenn ferner auf die oben erläuterte Adresse zugegriffen wird, werden die Daten des Speichers 30 auf (x1 + x2 + x3)/3 aktualisiert. Auch die Frequenz wird auf 3 aktualisiert.
  • Durch Ausführen der oben erläuterten Vorgänge innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls wird eine Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle in dem Speicher 30 gespeichert, so dass Daten, die zu dieser Zeit vorhanden sind, ausgegeben werden, wenn eine Klasse durch das Ausgangssignal der Gruppierungsschaltung bestimmt wird. D. h., wenn mehrere Bildelementdaten eines Eingangsvideosignals gegeben sind, kann die Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle so gebildet werden, dass Daten ausgegeben werden, die ihren gruppierten Daten im Mittel entsprechen.
  • Ein Aufwärtsumsetzer ist in 5 dargestellt, der zum Aufwärtsumsetzen eines SD-Videosignals in ein HD-Videosignal dient. In 5 wird ein SD-Digitalvideosignal einem Anschluss, der mit 41 bezeichnet ist, zugeführt. Beispiele des SD-Videosignals sind ein Wiedergabesignal, ein Rundfunksignal etc. des SDVTR. Das SD-Videosignal wird an eine Simultan-Ausgabeschaltung 42 gegeben, deren Ausgangssignaldaten einer Gruppierungsschaltung 43 zugeführt werden. Das Ausgangssignal der Gruppierungsschaltung 43 wird als ein Adressensignal Speichern 44a bis 44d zugesandt, in denen Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen M1 bis M4 gespeichert sind.
  • 6 zeigt teilweise eine Beziehung zwischen einem SD-Bild und einem- HD-Bild. In 6 gehören Bildelementdaten, die durch Kreise 0 interpoliert wurden, zu dem SD-Bild, während Bildelementdaten, die durch Kreuze X bezeichnet sind, zu dem HD-Bild gehören. Z. B. werden vier Bildelementdaten y1 bis y4 des HD-Bildes aus 12 Bildelementdaten des SD-Bildes erzeugt. Die Digitalhierarchieurnsetzungs-Tabelle M1 des Speichers 44a dient zum Erzeugen des Bildelementdatenwertes y1, während die Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen M2, M3 und M4 zum Erzeugen der Bildelementdatenwerte y2, y3 bzw. y4 dienen.
  • Die ausgelesenen Ausgangssignale der Speicher 44a bis 44d werden einem Auswähler 45 gegeben. Der Auswähler 45 wird durch das Ausgangssignal einer Auswalilsignal-Erzeugungsschaltung 46 gesteuert. Der Abtasttakt des HD-Bildes wird von einem Eingangssignalanschluss 47 zu der Auswahlsignal-Erzeugungsschaltung 46 zugeführt. Die vier Bildelementdaten y1 bis y4 werden aufeinanderfolgend (sequentiell) durch den Auswähler 45 ausgewählt und einer Abtastungsumsetzschaltung 48 zugeführt. Die Abtastungsumsetzschaltung 48 erzeugt Bildelementdaten des HD-Bildes in der Reihenfolge der Rasterabtastung bei einem Ausgangssignalanschluss 49. Ein Monitor für HD ist mit dem Ausgangssignalanschluss 49 über einen D/A-Umsetzer (nicht gezeigt) verbunden. Die Zahl der Bildelemente eines Ausgabebildes ist viermal so groß wie die Bildelemente eines SD-Eingangsvideosignals.
  • 7 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus zum Erzeugen der Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen M1 bis M4, die in den Speichern 44a bis 44d gespeichert sind. In 7 wird ein HD-Digitalvideosignal einem Eingangssignalanschluss, der mit 51 bezeichnet ist, zugeführt. Das HD-Videosignal soll unter Berücksichtigung der Erzeugung der Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen ein Standardsignal sein. Tatsächlich kann durch Aufnehmen eines Standardbilds mit einer HD-Videokarnera oder durch Aufzeichnen eines aufgenommenen Bildsignals auf HDVTR ein HD-Videosignal bereitgestellt werden.
  • Das HD-Videosignal wird einer Simultan-Ausgabeschaltung 52 zugeführt. Die Simultan-Ausgabeschaltung 52 erzeugt simultan Bildelementdaten a bis 1 und y1 bis y4, deren relative Positionen in 6 gezeigt sind. Die Bildelementdaten a bis 1 werden einer Gruppierungsschaltung 53 zugeführt. Die Gruppierungsschaltung 53 führt die Klassifikation der Gradation, der Muster, etc., wie in dem oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiel, aus. Das Ausgangssignal der Gruppierungsschaltung 53 wird gemeinsam den Digitalherarchieumsetzungs-Tabellen-Erzeugungsschaltungen 54a bis 54d zugeführt.
  • Die Bildelementdaten y1 bis y4 werden den Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle-Erzeugungsschaltungen 54a bis 54d zugeführt, die den gleichen Aufbau haben. Ein zu dem Aufbau zum Erlangen des Mittelwertes, wie in 4 gezeigt, ähnlicher kann für die Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen-Erzeugungsschaltungen 54a bis 54d gewählt werden. In dem Fall der Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen-Erzeugungsschaltung 54a wird y1a anstelle des Bildelementdatenwertes x in 4 zugeführt. Für die Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen-Erzeugungsschaltung 54a kann der gleiche Aufbau verwendet werden. Zusätzlich zu dem Gebrauch der Parameter kann der gleiche Aufbau wie in 3 für die Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen-Erzeugungsschaltungen 54a bis 54d verwendet werden.
  • Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen, die die Korrelation zwischen dem HD-Videosignal und dem SD-Videosignal zeigen, werden in den Digitalhierarchieumsetzungs-Tabellen-Erzeugungsschaltungen 54a bis 54d gespeichert. D. h. wenn mehrere Daten des SD-Videosignals gegeben sind, kann eine Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle gebildet werden, die die Bildelementdaten des HD-Videosignals im Mittel entsprechend denen ausgibt, die durch Gruppieren dieser mehreren Daten bereitgestellt wird. Diese Digitalhierarchieumsetzungs-Tabelle ist in den Speichern 44a bis 44d in dem Aufbau der 5 gespeichert.
  • Obwohl das oben erläuterte eine Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, in dem die Aufwärtsumsetzung des SD-Videosignals in das HD-Videosignal durchgeführt wird, kann die Erfindung auch ähnlich auf die Vergrößerung eines Bildes außer diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden.
  • Mit der obigen Anordnung können Daten, die mit einem Ausdünnungssystem übertragen werden, empfangen werden, und ein ausgedünntes Bildelement kann ohne Verschlechterung der Auflösung interpoliert werden. Wenn Bildelementdaten zu der Zeit fehlen, zu der die Bildelementvergrößerung interpoliert wird, ist die Erfindung in ähnlicher Weise anwendbar. Ferner erlaubt die obige Anordnung nicht nur, dass ein Videosignal mit Standardauflösung auf eine höhere Auflösung umgesetzt wird, sondern auch, dass ein Bild mit hoher Auflösung auf einem Bildschirm angezeigt wird.
  • Nachdem ein spezielles bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten 1 bis 4 der Zeichnungen erläutert worden ist, ist es klar, dass die Erfindung nicht auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel begrenzt ist und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen dabei durch den Fachmann ausgeführt werden können.

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Umsetzen eines ersten Bildsignals mit einer ersten Auflösung in ein zweites Bildsignal mit einer zweiten Auflösung, die größer als die erste ist, durch Bilden von Pixeln des zweiten Bildsignals gemäß den Pixeln des ersten Bildsignals, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Einrichtung (11, 12) zum Bestimmen einer Klassifikation durch den Bildinhalt einer Pixelgruppe (a-d) des ersten Bildes, das benachbart zu einem Pixel (x) des zweiten Bildes ist, das gebildet werden soll, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14) zum Erzeugen der Pixel (x) des zweiten Bildes gemäß in einem Speicher (13) enthaltener Bezugsdaten, die der Speicher für jede Mehrzahl an Klassifikationen enthält, wobei die Bezugsdaten aus einem Referenzbildsignal erzeugt sind, das diese zweite Auflösung hat, und wobei der Speicher durch die Klassifikation, die durch die Bestimmungseinrichtung (11, 12) bestimmt worden ist, adressiert wird, und Auswahlmittel (10) zur Auswahl des erzeugten Pixels (x) und der Pixelgruppe (a-d), um das zweite Bildsignal zu erzeugen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Speicher (13) für jede der Mehrzahl an Klassifikationen Koeffizientensätze (w1, w2, w3, w4) enthält, wobei die Koeffizientensätze aus dem Referenzbildsignal mit der zweiten Auflösung erzeugt sind, und die Erzeugungseinrichtung (14) das Pixel (x) des zweiten Bildsignals gemäß dem Koeffizientensatz (w1, w2, w3, w4) für das Pixel (x) erzeugt, der dem zur Klassifikation der Pixelgruppe (a-d) des ersten Bildes gehörenden Speicher (13) entnommen wird, festgelegt durch die Bestimmungseinrichtung (11, 12).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Bildsignal standardauflösend und das zweite Bildsignal hochauflösend ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, wobei die Bestimmungseinrichtung (11, 12) das Muster der Pixelgruppe (a-d) des ersten Bildsignals erfasst und die Klassifikation des Pixels (x) des zweiten Bildes gemäß dem erfassten Muster bestimmt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in dem Speicher enthaltenen Bezugsdaten durch eine Lernvorrichtung erzeugt werden mit: einer Einrichtung (22, 24) zum Bestimmen der Klassifikation durch den Bildinhalt einer Pixelgruppe (a-d) eines Referenzbildes, wobei die Gruppe benachbart zu einem Zielpixel (x) des Referenzbildes ist, wobei das Zielpixel (x) dessen zu erzeugendem Pixel entspricht, die Gruppe (a-d) den Pixeln eines Bildes entspricht, das eine erste Auflösung hat, und diese Gruppe zusammen mit dem Zielpixel den Pixeln eines Bildes mit der zweiten Auflösung, größer als die erste, entspricht, einer Einrichtung (28, 30) zum Speichern bei einer Adresse, die durch die Klassifikations-Referenzdaten bestimmt ist, und einer Einrichtung (23, 27, 31 bis 35) zum Ableiten für jede Klassifikation vorhergesagter Daten aus wenigstens dem Wert des Zielpixels.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ableitungseinrichtung (23, 27) als die Bezugsdaten einen Koeffizientensatz für jede Klassifikation ableitet, wobei die Koeffizienten für ein Zielpixel durch Minimierung des Fehlers zwischen dem tatsächlichen Wert des Zielpixels und einem Wert abgeleitet werden, der aus den Werten eines Pixelsatzes benachbart zu dem Zielpixel vorherbestimmt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Fehler durch die Methode der geringsten Fehlerquadrate minimiert wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ableitungseinrichtung (23, 27) eine Klassifizierungseinrichtung zum Klassifizieren der Werte des Zielpixels (x) und des Pixelsatzes (a, b, c und d), die benachbart zu diesen sind, für jede Klassifikation und eine Recheneinrichtung (27) zum Ableiten dieses Koeffizientensatzes für jede Klassifikation aus den klassifizierten Werten (x, a, b, c und d) aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Ableitungseinrichtung einen Speicher (31), der die Zahl des Auftretens jeder Klassifikation zählt, und eine Einrichtung (32 bis 35) aufweist, die abhängig von den angeführten Zahlen den Mittelwert des Zielpixels (x) für jede Klassifikation als Bezugsdaten unter Verwendung der gezählten Anzahl berechnet.
  10. Verfahren zum Umsetzen eines ersten Bildsignals mit einer ersten Auflösung in ein zweites Bildsignal mit einer zweiten Auflösung, die größer als die erste ist, durch Bilden von Pixeln des zweiten Bildsignals gemäß den Pixeln des ersten Bildsignals, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bestimmen einer Klassifikation durch den Bildinhalt einer Pixelgruppe (a-d) des ersten Bildes, das benachbart zu einem Pixel (x) des zweiten Bildes ist, das gebildet werden soll, Erzeugen der Pixel (x) des zweiten Bildsignals gemäß in einem Speicher (13) enthaltener Bezugsdaten, die der Speicher für jede Mehrzahl an Klassifikationen enthält, wobei die Bezugsdaten aus einem Referenzbildsignal erzeugt sind, das diese zweite Auflösung hat, und wobei der Speicher durch die Klassifikation, die im Bestimmungsschritt bestimmt worden ist, adressiert wird, und Auswahl des erzeugten Pixels (x) und der Pixelgruppe (a-d), um das zweite Bildsignal zu erzeugen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Speicher (13) für jede der Mehrzahl an Klassifikationen Koeffizientensätze (w1, w2, w3, w4) enthält, wobei die Koeffizientensätze aus dem Referenzbildsignal mit der zweiten Auflösung erzeugt sind, und der Erzeugungsschritt das Pixel (x) des zweiten Bildsignals gemäß dem Koeffizientensatz (w1, w2, w3, w4) für das Pixel (x) erzeugt, der dem zur Klassifikation der Pixelgruppe (a-d) des ersten Bildes gehörenden Speicher (13) entnommen wird, festgelegt durch den Bestimmungsschritt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das erste Bildsignal standardauflösend und das zweite Bildsignal hochauflösend ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei der Bestimmungsschritt das Muster der Pixelgruppe (a-d) des ersten Bildsignals erfasst und die Klassifikation des Pixels (x) des zweiten Bildes gemäß dem erfassten Muster bestimmt.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in dem Speicher enthaltenen Bezugsdaten durch ein Lernverfahren erzeugt werden mit den Schritten: Bestimmen der Klassifikation durch den Bildinhalt einer Pixelgruppe (a-d) eines Referenzbildes, wobei die Gruppe benachbart zu einem Zielpixel (x) des Referenzbildes ist, wobei das Zielpixel (x) dem zu erzeugenden Pixel entspricht, die Gruppe (a-d) den Pixeln eines Bildes entspricht, das eine erste Auflösung hat; und diese Gruppe zusammen mit dem Zielpixel den Pixeln eines Bildes mit der zweiten Auflösung, größer als die erste, entspricht, Speichern bei einer Adresse, die durch die Klassifikations-Referenzdaten bestimmt ist, und Ableiten für jede Klassifikation von Referenzdaten aus wenigstens dem Wert des Zielpixels.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ableitungsschritt als die Bezugsdaten einen Koeffizientensatz für jede Klassifikation ableitet, wobei die Koeffizienten für ein Zielpixel durch Minimierung des Fehlers zwischen dem tatsächlichen Wert des Zielpixels und einem Wert abgeleitet werden, der aus den Werten eines Pixelsatzes benachbart zu dem Zielpixel vorherbestimmt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Fehler durch die Methode der geringsten Fehlerquadrate minimiert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Ableitungsschritt die Schritte aufweist: Klassifizieren der Werte des Zielpixels (x) und des Pixelsatzes (a, b, c und d), die benachbart zu diesen sind, für jede Klassifikation und Berechnen dieses Koeffizientensatzes für jede Klassifikation als klassifizierte Werte (x, a, b, c, d).
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Ableitungsschritt ein Zählen der Zahl des Auftretens jeder Klassifikation und ein Berechnen des Mittelwerts des Zielpixels (x) für jede Klassifikation als Bezugsdaten unter Verwendung der gezählten Anzahl aufweist.
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