DE69514771T2

DE69514771T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von Halbbildern in Filmquellen-Videosignalen unter Verwendung von 2-2 und 3-2 Pull-Down-Sequenzen

Info

Publication number: DE69514771T2
Application number: DE69514771T
Authority: DE
Inventors: Todd J. Christopher; Carlos Correa
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: PT720366E; JP3908802B2; EP0720366B1; SG50388A1; KR960028125A; DE69514771D1; CN1132437A; ES2141882T3; KR100360919B1; EP0720366A3; JPH0918784A; EP0720366A2; US5563651A; CN1091997C; MY114543A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Videosignal-Verarbeitung und insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen zur Identifizierung, ob ein Videosignal seinen Ursprung in einer Filmquelle oder einer Videokamera-Quelle hat.
Beim Empfang einer Video-Information, die ursprünglich auf einem Film erzeugt wurde, gibt es eine Gelegenheit, das Signal im wesentlichen fehlerfrei von Zeilensprüngen zu befreien. Dies beruht darauf, daß jedes Bild der Filmquelle zur Erzeugung von wenigstens zwei Video-Halbbildern verwendet wird, die beide Arten von Zeilensprung-Halbbildern (ungerade/gerade) darstellen. Wenn daher bei einem Videosignal zuverlässig bestimmt werden kann, daß es von einem Film stammt und identifiziert werden kann, daß die Video-Halbbilder einem gemeinsamen Filmbild entsprechen, kann ein im wesentlichen fehlerfreies Nicht- Zeilensprung-Video-Vollbild erzeugt werden, das einem einzelnen Zeitpunkt entspricht, in dem zwei dieser Halbbilder verschmolzen werden. Andere Verwendungen zur Identifizierung einer Filmquelle enthalten die Identifizierung von redundanten Halbbildern (die bei 3-2 Pull-Down-Sequenzen entstehen), die in digitalen Übertragungssystemen gelöscht werden müssen, um den Kanal- Kodierungs-Wirkungsgrad zu verbessern.
Unglücklicherweise ist in den über Rundfunk gesendeten Videosignalen keine spezielle Information enthalten, die anzeigt, welche Halbbilder von einem Film oder von einer Video- Kamera herrühren, so daß das Vorhandensein von auf Film beruhendem Material durch Prüfung von Unterschieden zwischen der Luminanz-Information von Halbbildern hergeleitet werden muß. Dies kann jedoch zu einer Reihe von Problemen führen. Beispielsweise könnte eine starke Ähnlichkeit zwischen aufeinanderfolgenden Video-Halbbildern anzeigen, daß sie von demselben Filmbild erzeugt wurden; sie könnte auch auf einem Mangel an Bewegung in dem Programm-Material beruhen. In gleicher Weise könnte ein Unterschied zwischen Halbbildern anzeigen, daß die Halbbilder nicht von demselben Vollbild der Information stammen, aber der Unterschied könnte auch auf einem vertikalen räumlichen Detail oder Übertragungsrauschen beruhen.
Ein praktischer Filmdetektor muß zwischen den vorangehenden Situationen durch geeignete Verarbeitung der Halbbild- Unterschieds-Information unterscheiden und dann eine Sequenz von Halbbild-Unterschieden prüfen, um nach ausgeprägten Schemata zu suchen, die charakteristisch für bekannte Filmsequenzen sind. Zusätzlich zur Unterscheidung zwischen Bewegung/keine Bewegung, Rauschen, räumlichen Einzelheiten usw. wird dieses Problem weiter durch die Tatsache kompliziert, daß im allgemeinen zwei Schemata im Video-Material betroffen sind, das von Filmquellen abgeleitet wird. Dieses Problem besteht darin, was allgemein als "2-2 Pull-Down-Sequenz" und "3-2 Pull-Down-Sequenz" bekannt ist.
Bei dem System mit 2-2 Pull-Down-Sequenz erzeugt jedes Filmbild zwei Video-Halbbilder, eines von jedem Typ (ungera de/gerade). Dies ist das einzige gemeinsame Schema bei Material mit einer Halbbild-Rate von 50 Hz, wo es 25 Vollbilder/Sekunde Film entspricht. Gelegentlich findet man dieses Schema bei einer Video-Programmierung mit 60 Hz, was unter Verwendung von 30 Vollbildern/Sekunde-Film erzeugt wurde.
Bei dem Prozeß mit 3-2 Pull-Down-Sequenz wird ein Filmbild verwendet, um drei Video-Halbbilder zu erzeugen, und das nächste Filmbild erzeugt zwei Halbbilder in einem sich wiederholenden 3-2 Schema. Dies ist das allgemeinste Film-Format bei Video- Material mit 60 Hz (d. h. 60 Halbbilder/Sekunde) entsprechend einem Film-Material von 24 Bildern/Sekunde.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, den Bedarf für einen Film-Betriebsart-Detektor zu erfüllen, der für Film- Material mit verschiedenen Pull-Down-Schemata verwendet werden kann, und bei dem Mehrdeutigkeiten (aufgrund von Faktoren wie Szenebewegung (oder deren Fehlen) vertikale räumliche Einzelheiten, Übertragungs-Rauschen oder dergl.) aufgelöst werden, um eine hochzuverlässige Identifizierung von auf einen Film zurückgehendem Video-Material vorzusehen.
US-A-5.291,280 und US-A-4,982,280 offenbaren eine Feststellung eines Bewegungs-Sequenz-Schemas, um ein Videosignal festzustellen, das von einer 3-2 "Pull-Down-Sequenz" abgeleitet wurde.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Feststellung einer Film- Betriebsart eines Zeilensprung-Video-Eingangssignals umfaßt die Erzeugung einer binären Zahl für jedes Halbbild eines Video- Eingangssignals, die die Gesamt-Bewegung während eines Halbbil des darstellt, und das Analysieren der binären Zahlen zur Feststellung von Schemata, die auf eine Filmquelle zurückgehende Halbbilder darstellen. Der analysierende Schritt umfaßt das Bilden eines Differenzsignals von Halbbild zu Halbbild aus den binären Zahlen, um für jede Halbbild-Differenz ein Vorzeichen-Bit und eine Gruppe von Größen-Bits zu erzeugen; den Vergleich der Gruppen der Größen-Bits mit einem Schwellwert, um ein einen Schwellwert anzeigendes Signal zu erzeugen; die Zuführung des Schwellwert-Signals und des Vorzeichen-Bits zu entsprechenden ersten und zweiten Eingängen jedes Korrelators einer Gruppe von fünf Korrelatoren; das Adressieren der Korrelatoren sequentiell mit einer Halbbild-Rate; und die Feststellung, wenn einer und nur einer der Korrelatoren einen Zählwert angibt, der eine Film- Betriebsart anzeigt.
Bei einer bevorzugten Anwendung des Prinzips der Erfindung umfaßt das Verfahren ferner den Vergleich der binären Zahl mit einem zweiten Schwellwert, um ein zweites, einen Schwellwert anzeigendes Signal zu erzeugen und das Zuführen des zweiten, einen Schwellwert anzeigenden Signals über einen dritten Bus zu dritten Eingängen jedes der fünf Korrelatoren.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt das Verfahren vorzugsweise ferner die Erzeugung eines binären Steuersignals; die Änderung der Adressierung der fünf Korrelatoren gemäß dem binären Steuersignal, um eine erste Sequenz von Adressen von zwei der Korrelatoren zur Feststellung einer 2-2 Pull-Down- Sequenz und eine zweite Sequenz von Adressen für alle fünf Korrelatoren zur Feststellung einer 3-2 Pull-Down-Sequenz zu erzeugen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vorsehen der Feststellung einer Film-Betriebsart eines Zeilensprung-Video- Eingangssignals umfaßt: eine Videosignalquelle zur Lieferung eines Zeilensprung-Video-Eingangssignals, das Halbbilder von einer Film- oder Kameraquelle enthält; eine Bewegungs-Feststellungs- Schaltung zur Erzeugung einer binären Zahl für jedes Halbbild des Videosignals, die Gesamt-Änderungen von Pixelwerten benachbarter Halbbilder während wenigstens eines Halbbild-Intervalls darstellt; und einen Schema-Analysator zum Analysieren der binären Zahlen zur Feststellung von Schemata, die auf einer Filmquelle beruhende Halbbilder darstellen, wobei der Schema- Analysator umfaßt: eine Subtraktionsschaltung zur Bildung eines Differenzsignals von Halbbild zu Halbbild aus den binären Zahlen, um ein Vorzeichen-Bit und eine Gruppe von Größen-Bits zu erzeugen; einen Komparator zum Vergleichen der Gruppe von Größen-Bits mit einem Schwellwert, um ein einen Schwellwert anzeigendes Signal zu erzeugen; erste und zweite Busleitungen zur Zuführung des einen Schwellwert anzeigenden Signals und des Vorzeichen-Bits zu entsprechenden Eingängen jedes von fünf Korrelatoren; einen Adreßgenerator zum Adressieren der Korrelatoren sequentiell mit einer Halbbild-Rate; und eine logische Einheit zur Feststellung, wenn einer und nur einer der Korrelaroten einen Zählwert angibt, der einen Filmbetrieb anzeigt. Die Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. In der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung zur Identifizierung eines Filmbetriebs;
Fig. 2 ein Vertikal/Zeitdiagramm, das zur Erläuterung der Erfindung nützlich ist;
Fig. 3 ein ausführliches Blockschaltbild einer Filmdaten-Ansammlungsvorrichtung, die für die Verwendung bei der Identifizierungsvorrichtung von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Filmdaten- Verminderungseinheit, die für die Verwendung bei der Identifizierungsvorrichtung von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 5 ein ausführliches Blockschaltbild eines typischen Korrelators, der für die Verwendung in der Daten-Verminderungseinheit von Fig. 4 geeignet ist;
Fig. 6 Speicher-Abbildungen, die für die Verwendung in einem ROM-Teil der Korrelationseinheiten von Fig. 5 geeignet sind;
Fig. 7-10 räumlich-zeitliche Pixel-Diagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Daten-Ansammlungsvorrichtung von Fig. 3;
Fig. 11, 12 und 13 Blockschaltbilder von geeigneten Ausführungen einer Pixel-Auswahleinheit von Fig. 1;
Fig. 14 und 15 räumlich-zeitliche Pixel-Diagramme, die Abwandlungen der Daten- Ansammlungsvorrichtung von Fig. 3 gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen; und
Fig. 16 und 17 Blockschaltbilder, die bestimmte Abwandlungen der Vorrichtung von Fig. 1 veranschaulichen.
Die Film-Betriebsart-Video-Halbbild-Identifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist von allgemeiner Brauchbarkeit. Sie kann beispielsweise zur Identifizierung von redundanten Halbbildern in Daten-Kompressions-Übertragungssystemen zur Identifizierung von redundanten Halbbildern verwendet werden, die aus dem Datenstrom herausfallen oder gelöscht werden sollen. Sie kann auch dazu verwendet werden, Video-Halbbilder zu identifizieren, die von einem gemeinsamen Filmbild abgeleitet werden, um die im wesentlichen fehlerfreie Beseitigung des Zeilensprungs in einem Videosignal zu erleichtern (d. h. die Umwandlung von Zeilensprung-Videosignalen in progressive Abtastung). Sie kann auch zur Identifizierung der einem Filmbild gemeinsamen fünf Halbbilder zum Zweck der Halbbild-Ratenverdoppelung bei der Flimmer-Verminderungs-Verarbeitung von Videosignalen verwendet werden.
Der Fernsehempfänger von Fig. 1 veranschaulicht zwei der vorangehenden Anwendungen, nämlich bei der Erleichterung der Beseitigung des Zeilensprungs oder der Verminderung des Flimmerns bei angezeigten Bildern. Der Empfänger umfaßt eine Videosignal- und Zeitsteuersignalquelle 102, die ein Zeilensprung- Luminanz-Ausgangssignal Y und eine Gruppe von Zeitsteuersignalen liefert (z. B. horizontal, vertikal, Pixel, usw.), was allgemein durch den Buchstaben T angezeigt ist. Von dem Videosignal Y wird angenommen, daß es von gemischten Film- und Kameraquellen stammt und ein Zeilensprungsignal sein soll. Da alle Halbbild- Auswahlentscheidungen auf der Verarbeitung des Luminanzsignals beruhen, und um die Zeichnung zu vereinfachen, ist die Chrominanzverarbeitung nicht dargestellt. Der Fachmann wird erkennen, daß, wenn ein bestimmtes Luma-Halbbild identifiziert und für die Anzeige ausgewählt wird, auch das entsprechende Chroma-Halbbild ausgewählt werden sollte.
Der Ausgang der Quelle 102 wird der Video-Anzeigeeinheit 106 über einen Prozessor 104 für progressive Abtastung/Flimmerverminderung zugeführt. Diese Einheit kann von üblichem Aufbau sein, um Bildverbesserungen vorzusehen wie Zeilensprungbeseitigung oder Flimmerverminderung (oder beides), wobei die Informationen über die Halbbildquellen-Identifizierungen verwendet werden, die von der Identifizierungsvorrichtung 100 geliefert werden, die die Erfindung verkörpert.
Die die Erfindung verkörpernde Feststellungsvorrichtung 100 für die Filmbetriebsart umfaßt drei prinzipielle Elemente, nämlich eine Videosignal-Auswahleinheit, die in der Zeichnung als Einheit 108 dargestellt ist, eine Filmdaten-Ansammlungs-(oder Vergleichs)-Einheit 110 und eine Filmdaten-Verminderungseinheit 112.
Der Eingang der Einheit 108 empfängt das Zeilensprung- Luminanzsignal Y, das von der Quelle 102 geliefert wird und das Zeilensprung-Halbbilder mit einer Norm-Halbbild-Rate umfaßt (z. B. 50 Hz für PAL oder SECAM oder etwa 60 Hz für NTSC). Von dem Eingangs-Videosignal Y wählt die Einheit 108 gleichzeitig drei Ausgangs-Videosignale aus. Diese Signale umfassen Pixel, die gleichzeitig von der Quelle 108 erzeugt werden, und in der die Pixel YC um ein Halbbild weniger eine halbe Zeile relativ zu Pixeln YA und Pixel YB um ein Halbbild plus eine halbe Zeile relativ zu Pixeln YA verzögert werden.
Die räumliche/zeitliche Anordnung der Pixel YA, YB und YC ist in Fig. 2 dargestellt, wo man sieht, daß jedes erste Pixel (z. B. YA) von einem gegebenen Halbbild (z. B. dem gegenwärtigen Halbbild N) gleichzeitig mit dem zweiten und dritten Pixel (z. B. YB bzw. YC) erzeugt wird, die dieselbe horizontale Position des zeitlich benachbarten Halbbildes haben (z. B. des benachbarten Halbbildes N - 1). Um die Zeitsteuerung dieser Trilogie von Pixeln besser zu formulieren, entspricht ein Halbbild weniger einer halben Zeile einer Verzögerung von 262 Zeilen bei der 60 Hz (d. h. Halbbilder pro Sekunde)-Fernseh-Norm (NTSC) oder 312 Zeilen bei 50 Hz-Systemen (z. B. PAL oder SECAM). Ein Halbbild plus eine halbe Zeile entspricht 263 Zeilen bei 60 Hz-Systemen oder 313 Zeilen in Systemen mit 50 Halbbildern pro Sekunde.
Fig. 11, 12 und 13 veranschaulichen geeignete Ausführungen der Einheit 108. In Fig. 11 wird das Videosignal Y unmittelbar als Ausgang YA zugeführt, um 262 Zeilen in einer Verzögerungseinheit 1102 verzögert, um YB zu bilden, und um eine zusätzliche Zeile ind er Verzögerungseinheit 1104, um YC zu bilden. Diese Ausführung ist für NTSC-Systeme mit 60 Halbbildern pro Sekunde geeignet. Für Systeme mit 50 Halbbildern pro Sekunde wird die Verzögerung auf 312 Zeilen für die Einheit 1202 geändert, wie in Fig. 12 dargestellt. Alternativ können - wie in Fig. 13 darge stellt - die verzögerten Signale erzeugt werden, indem das Eingangssignal Y in einem RAM 1302 gespeichert wird, der mehrere Ausgangs-Latch-Vorrichtungen 1304, 1306 und 1308 besitzt, um YA, YB bzw. YC zu erzeugen.
Die Filmdaten-Vergleichs- und -Ansammlungs-Einheit 110 liefert als erste Funktionen einen Vergleich der Werte der ausgewählten Pixel (YA, AB und YC) auf einer Pixel-für-Pisel-Basis, um für jedes erste Pixel (YA) ein Pixel-Differenzsignal mit einem Wert von null zu erzeugen, wenn der Wert des ersten Pixels (YA) zwischen den Werten des zweiten (YB) und dritten (YC) Pixels liegt, wobei das Differenzsignal sonst einen Wert hat, der gleich dem absoluten Wert der Differenz zwischen dem Wert des ersten Pixels (YA) und dem Wert des zweiten oder dritten Pixels (entweder YB oder YV) ist, dessen Wert dem des ersten Pixels (YA) am nächsten liegt. Fig. 7 bis 10 veranschaulichen diese eindeutige Form der Erzeugung der Pixeldifferenz für die dargestellten besonderen Ausführungsformen der Einheit 110, was später diskutiert wird.
Eine zweite von der Einheit 110 gelieferte Funktion umfaßt die Ansammlung von Nicht-null-Werten der Pixel-Differenzsignale über einem vorgegebenen Teil (z. B. den aktiven Zeilen) eines Halbbildes des Videosignals, um ein Halbbild-Differenzsignal zu erzeugen. Die Filmdaten-Verminderungseinheit 112 empfängt das Halbbild-Differenzsignal Sn, das von der Einheit 110 geliefert wird und analysiert die angesammelten Halbbild-Differenzsignale Halbbild-bei-Halbbild für ein Schema, das eine Filmquelle anzeigt, die beispielsweise in einem 2-2 Pull-Down-Betrieb oder in einem 3-2 Pull-Down-Betrieb arbeitet. Als Ergebnis dieser Analyse werden zwei Signale erzeugt, um den Prozessor 104 zu steuern.
Eines dieser Signale ist ein Kennzeichen, das die Film- Betriebsart identifiziert, und das andere ist ein Identifizierer, der ausweist, welches Halbbild von einer Filmquelle kam.
Als kurze Zusammenfassung funktioniert die Einheit 110 als ein "Film-Betriebsart-Detektor", der Pixel-für-Pixel-Differenzen zwischen dem gegenwärtigen Halbbild und dem vorhergehenden Halbbild unter Verwendung der Luminanz-Information von dem gegenwärtigen Halbbild und den benachbarten Zeilen des vorhergehenden Halbbildes berechnet, wie oben beschrieben. Die Differenzen werden verarbeitet, um die Wirkungen räumlicher Information zu minimieren und über dem aktiven Teil der aktiven Zeilen des Halbbildes angesammelt. Dies erzeugt bei der folgenden Ausführungsform ein 8-Bit-Halbbild-Differenz-Statussignal Sn, das ein Maß dafür ist, um wieviel sich das gegenwärtige Halbbild von dem vorhergehenden Halbbild unterscheidet. Die Filmdaten- Verminderungseinheit 112 verwendet die Signalwerte Sn, um ein "Halbbild-Kennzeichen"-Ausgangssignal zu erzeugen, das anzeigt (während des nächsten Halbbildes), welches benachbarte Halbbild von demselben Filmbild kam, ein "Vorzeichen"-Signal, das anzeigt, ob (1) das Material von einem Film stammt und (2) um die Position des Halbbildes in der Film-Sequenz zu identifizieren. Dieser Abschnitt enthält mehrere parallel arbeitende Korrelatoren, die gespeicherte Bezugs-Sequenzen (die Anwärter-Film- Sequenzen darstellen) mit dem Schema der Sn-Halbbild-Differenz- Daten vergleichen. Wenn einer der Korrelatoren anzeigt, daß Film-Material verarbeitet wird, wird das Film-Betriebs- Statussignal (FM, ein Bit) aktiviert. Ferner wird ein Film- Halbbild-Identifizierungs-Statussignal FF erzeugt, das identifiziert, welches benachbarte Halbbild von den Y-Interpolationsschaltungen des Prozessors 104 verwendet werden wird.
Mit der vorangehenden Beschreibung im Gedächtnis wird nun den ausführlicheren Beispielen der Erfindung Aufmerksamkeit geschenkt.

Diskussion der Vergleichs- und Ansammlungs-Einheit 110

Zur Vereinfachung der Beschreibung der Einheit 110 wurde eine diagonale gestrichelte Linie durch Fig. 3 gezogen, die das Blockschaltbild in eine Filmdaten-Vergleichseinheit 300 und in eine Filmdaten-Ansammlungs-Einheit 350 trennt.
Die Gesamt-Funktion der Einheit 110 besteht darin, Daten zu sammeln, die Halbbild-Differenzen darstellen, um ein einzelnes Ergebnis Sn, eine 8-Bit-Zahl bei diesem Beispiel, am Ende jedes Halbbildes zu erzeugen. Diese 8-Bit-Zahl entspricht - wie noch erläutert wird - den acht höchsten Bits einer 20-Bit-Ansammlung für jedes Halbbild. Um die Wirkung der vertikalen räumlichen Information zu vermindern, bleibt die angesammelte Summe unverändert, wenn der gegenwärtige Halbbild-Luminanz-Pegel zwischen den Luminanz-Pegeln der Pixel unmittelbar oberhalb und unterhalb in dem vorhergehenden Halbbild liegt. Sonst wird die absolute Differenz zwischen dem Luminanz-Pegel der gegenwärtigen Pixels und des vorhergehenden Halbbildes vertikal neben dem Pixel, das den nächsten Luminanz-Wert hat, angesammelt. Am Ende jedes Halbbildes wird die angesammelte Summe zwischengespeichert, und der Akkumulator wird gelöscht.
Das Vorangehende wird wie folgt ausgeführt. In der Vergleichseinheit 300 berechnen eine Addierstufe 302 und eine durch zwei teilende Einheit 304 den Durchschnitt der Pixel YB und YC aus den benachbarten Zeilen des vorhergehenden Halbbildes N - 1 (siehe Fig. 2). Der absolute Wert der Differenz zwischen diesem Durchschnitt und dem gegenwärtigen Halbbild-Luminanz-Pixelwert YA wird durch eine Subtraktionsstufe 306 und durch eine Absolutwert-Schaltung 308 bestimmt, wodurch ein Anfangs-Halbbild- Differenzwert D1 erzeugt wird. Gleichzeitig wird die halbe absolute Differenz zwischen dem vorhergehenden Halbbild benachbarten Pixeln, die von der Subtraktionsschaltung 310, der Absolutwert- Schaltung 312 und dem Dämpfungsglied 314 geliefert wird, in der Subtraktionsstufe 316 von D1 subtrahiert. Diese Subtraktion erzeugt ein negatives Ergebnis, immer wenn YA zwischen den Werten von YB und YC liegt. Um die unterschiedlichen Signalverarbeitungsverzögerungen, die zur Subtraktionsstufe 316 führen, zu kompensieren, werden die dieser zugeführten Signale zeitlich neu gesteuert durch eine von zwei pixel-getakteten Retiming-Latch- Vorrichtungen 318 bzw. 320. Das Ausgangs-Differenzsignal D2 (8 Bits) der Subtraktionsstufe 316 wird dann durch einen Begrenzer 322 begrenzt, um negative Werte zu entfernen, und das resultierende Signal D3 wird durch ein UND-Tor 324 in Abhängigkeit von einem Austastsignal (vom Signal T der Quelle 102) torgesteuert, das durch die Pixel-Raten-Latch-Vorrichtung 328 zeitlich neu gesteuert wird. Diese Torsteuerung begrenzt das Pixel- Differenzsignal auf die aktiven Teile eines Video-Halbbildes, wodurch dafür gesorgt wird, daß die Wirkungen von Synchronsignalen und anderen Signalen, die in dem Vertikal-Austast-Intervall in dem endgültigen Pixel-Differenzsignal PD enthalten sein können, das von dem UND-Tor 324 erzeugt wird. Ein weiteres Register 326 bewirkt die neue Zeitsteuerung des Signals PD synchron mit der Pixel-Rate, um Tor-Verzögerungen zu kompensieren, wie es die Register 318, 320 und 328 tun, wie oben beschrieben.
Fig. 7 bis 10 zeigen bestimmte Beispiele der verarbeiteten Pixel-Differenzsignale PD, die von der Vergleichseinheit 300 in Fig. 3 geliefert werden. In Fig. 7 ist ein Fall dargestellt, bei dem der Wert von YA zwischen den Werten von YB und YC des vorhergehenden Halbbildes liegt. Da die Einheit 300 eine Differenz von null allen Fällen zuordnet, bei denen YA zwischen YB und YC liegt, ist der Pixel-Differenzwert PC gleich null (PD = 0) und bildet keinen Teil des schließlich verarbeiteten Signals.
Fig. 8 zeigt einen Fall, bei dem YA oberhalb von YB und YC liegt. Insbesondere YA ist 2 IRE größer als YB und liegt 7 IRE oberhalb von YC. Da die Einheit 300 einen Differenzwert auswählt, der gleich dem absoluten Wert der Differenz zwischen dem Wert des ersten Pixels YA und dem Wert des zweiten oder dritten Pixels YB bzw. YC ist, der dem Wert des ersten Pixels YA am nächsten liegt, ist die ausgewählte Differenz für PD +2 IRE und die 7 IRE-Differenz wird ignoriert.
Es ist ein wichtiges Merkmald der vorliegenden Erfindung, daß in dem obigen und bei den folgenden Beispielen der Bestimmung der Pixel-Differenzwerte in der Einheit 300, das Verfahren immer ein Minimum-Ergebnis für eine Änderung erzeugt. In anderen Worten wird von den beiden Differenzen zwischen YA und den Pixeln YB und YC nur die kleinste Differenz verwendet. Der Vorteil hiervon besteht darin, daß die potentiellen Verzerrungen von sehr großen vertikalen Differenzen zwischen YB und YC minimiert werden, was dazu führt, daß eine Pixel-Differenzmessung die endgültig angesammelte Halbbild-Daten-Summe unangemessen wichtet. In anderen Worten werden große Änderungen (aufgrund von vertikalen Einzelheiten, Bewegung, abrupten horizontalen Kanten, Rauschen usw.) auf eine minimale Differenz reduziert, so daß das angesammelte Halbbild insgesamt nicht schrägverzerrt oder unangemessen durch wenige abrupte Helligkeitsänderungen beeinflußt wird.
Als Beispiel des Vorteils der Auswahl von Differenzen, die auf dem nächsten von YB und YC zu dem Wert von YA beruhen, werden in Fig. 9 Werte ausgewählt, wobei im Halbbild N - 1 ein 80 IRE-Übergang zwischen dem Pixel YB (90 IRE) und dem Pixel YC (10 IRE) vorhanden ist. Da gemäß der Erfindung die Pixel-Differenz PD immer auf der nächsten von YB und YC zu YA beruht, ist die resultierende Pixel-Differenz für diese große Änderung im Halbbild N - 1 für einen Wert von YA von 5 IRE nur gleich 5 IRE für die 80 IRE-Änderung im Halbbild N - 1. Es sei bemerkt, daß ein wesentlich größeres Ergebnis auftreten würde, wenn das Pixel YA mit YB oder mit einer gewissen Durchschnittsform von YB und YC verglichen würde. Demzufolge vermeidet die Erzeugung von Pixeldifferenzen PD in der Einheit 300 eine ungebührliche Wichtung der Ergebnisse des endgültigen Halbbild-Differenzsignals, das erzeugt wird. Als weiteres Beispiel für die Erzeugung des Signals PD sind in Fig. 10 die Werte von YC und YB gleich (10 IRE) und der Wert von YA ist 7,5 IRE, was zu einer Differenz von +2,5 IRE führt.
An dieser Stelle ist es instruktiv zu bemerken, daß ein unterschiedlicher physikalischer Aufbau oder eine unterschiedliche Schaltungsanordnung für die Ausführung der Vergleichseinheit 300 verwendet werden kann, um das Pixel-Differenzsignal PD aus den Pixeln YA, YB und YC zu bilden. Ein solcher alternativer Aufbau ist die in Fig. 16 dargestellte Vergleichseinheit 300A. Dort wird ein Pixel-Differenzsignal PD durch Zuführung von YA, YB und YC zu einem Mittelwert-Wähler 1602 erzeugt, in dem YA von dem mittleren Ergebnis in der Subtraktionsschaltung 1604 subtrahiert und in der Einheit 1606 der absolute Wert der Differenz genommen wird, die von der Subtraktionsstufe 1604 geliefert wird, um das signal PD zu erzeugen.
Die Ausführung der Vergleichseinheit 300 in Fig. 3 wird gegenwärtig gegenüber der von Fig. 17 für die Erzeugung der Pixeldifferenz aus Gründen der Schaltungswirtschaftlichkeit bevorzugt, da die Einheit 300 keine Mittelwert-Auswahl erfordert. Andere Schaltungsanordnungen können gegebenenfalls verwendet werden, solange sie ein ähnliches Ergebnis erzeugen, um null in Fällen zu erzielen, wo YA zwischen YB und YC ist und sonst den absoluten Wert der Differenz zwischen dem Wert des ersten Pixels YA und dem Wert des zweiten oder dritten Pixels zu erzielen, dessen Wert dem des ersten Pixels am nächsten liegt.
Wie oben erwähnt wurde, ist das Pixel-Differenzsignal, das für jedes Pixel erzeugt wird, eine 8-Bit-Zahl. Die Ansammlung dieser 8-Bit-Zahl über allen aktiven Pixeln eines Halbbildes könnte ein Ergebnis erzeugen, das mehr als 25 Bits breit ist. Gemäß einem Merkmal des Akkumulators 350 in Fig. 3 wird eine solche Kompliziertheit durch eine Kombination eines Akkumulators und eines Zählers von weniger als insgesamt 25 Bits mit einer Überlaufsperre des Zählers vermieden.
Genauer gesagt wird das Ausgangssignal PD der Vergleichseinheit 300 einem 8-Bit-Akkumulator zugeführt, der eine 8-Bit- Addierschaltung 352, ein UND-Tor 354 und ein 8-Bit-Register 356 umfaßt. Die Addierschaltung 352 addiert das 8-Bit-Signal PD zu der vorher in dem 8-Bit-Latch 356 gespeicherten Summe, wodurch PD dem Latch-Ausgang für jeden in einem Halbbild gemessenen Pi xel-Differenzwert hinzugefügt wird. Das UND-Tor 354 führt die Summe der Addierschaltung der Latch-Vorrichtung zu, um das Löschen des Akkumulators einmal in jedem Halbbild in Abhängigkeit von einem Vertikal-Impuls (vom Zeitsteuersignal T), der durch den Inverter 358 invertiert wird, zu löschen. Während eines Halbbildes wird von der Addierschaltung 352 in dem Akkumulator jedesmal ein Ausführungsimpuls Co erzeugt, wenn die angesammelte Pixeldifferenz PD acht Bits überschreitet (d. h. ein Zählwert von 255).
Die Ausführungsimpulse Co, die von dem 8-Bit-Akkumulator (352-356) geliefert werden, werden über ein UND-Tor 360, ein Register 362 für neue Zeitsteuerung und ein weiteres UND-Tor 364 einem 12-Bit-Zähler 370 zugeführt. Das Tor 360 hat die Funktion, Co während der Vertikal-Impulsperiode zu sperren. Das Register 362 erneuert die Zeitsteuerung des Ausführungssignals Co mit dem Pixeltakt (E). Das Tor 364 taktet den Eingang des Zählers 370 bei Fehlen von Austastimpulsen CB, und ein Überlauf-Sperrsignal wird seinen anderen beiden Eingängen zugeführt. Hinsichtlich der Überlauf-Verhinderung sei daran erinnert, daß das Pixel- Differenzsignal in der Lage ist, ein angesammeltes Ergebnis von mehr als 25 Bits Breite in einem Halbbild-Intervall zu erzeugen. Der maximal angesammelte Zählwert ist jedoch zwanzig Bits (d. h. die acht Bits der Ansammlung plus zwölf Bits der Zählung). Um demzufolge einen Überlauf zu verhindern wenn eine große Differenz zwischen Vollbildern auftritt (z. B. bei einem Szenenwechsel), ist der Zähler 370 "gesättigt" oder stoppt die Zählung bei einem maximalen Zählwert. Genauer gesagt wird das Überlaufsignal von einem UND-Tor mit acht Eingängen erzeugt, das das Tor 364 unwirksam macht und somit eine weitere Zählung durch den Zähler 370 verhindert, wenn die acht bedeutsamsten Bits (MSB) des Zäh lers 370 hoch sind. Ein Teil des Ausgangs des Zählers 370 (d. h. 8 MSB des 12-Bit-Zählwertes) wird in einem 8-Bit-Register 374 am Ende jedes Halbbildes in Abhängigkeit von dem Vertikal-Impuls gespeichert, und der Zähler wird für die Ansammlung des Pixel- Differenzsignals PD in dem nächsten Halbbild zurückgestellt.

Diskussion der Daten-Verminderungseinheit 112

Die Datenverminderungseinheit 112 von Fig. 4 verwendet die Halbbild-Differenzinformation Sn, die jedes Halbbild vom Akkumulator 350 ankommt, um das Vorhandensein einer bestimmten Filmsequenz zu identifizieren. Ein potentielles Problem besteht darin, daß Rauschen und vertikale räumliche Einzelheiten den Wert von Sn erhöhen und möglicherweise die gewünschte Information überdecken. Glücklicherweise ist eine unterscheidende Eigenschaft von Film-Material ein Schema von kleinen und großen Halbbild- Differenzen, die auftreten, wenn Halbbilder aufeinanderfolgend von denselben oder unterschiedlichen Filmbildern erzeugt werden. Durch Bestimmung der Änderung in dem Sn-Signal bei jedem aufeinanderfolgenden Halbbild wird das Änderungs-Schema als Folge des Films verbessert, während Offsets zur Auslöschung neigen. In der Einheit 112 wird diese Änderung der Halbbild-Differenz mit erwarteten durch Film erzeugte Schemata unter Verwendung von Korrelations-Verfahren verglichen.
Beim Empfang von 60 Hz-Material werden mögliche 3-2 Pull- Down-Schemata unter Verwendung einer Bank von fünf Korrelatoren 401 bis 405 verglichen, von denen jeder in einem internen ROM eine Bezugs-Sequenz gespeichert hat. Bei Videosignalen, die vom Film ausgehende Halbbilder mit 50 Hz enthalten, werden 2-2 Pull- Down-Schemata verglichen, was die Verwendung von nur zwei Korre latoren erfordert; in diesem Fall werden die verbleibenden drei Korrelatoren nicht benutzt. Wenn einer der Korrelatoren das Vorhandensein einer bestimmten Film-Sequenz feststellt, signalisiert er diese Tatsache zu den den Zeilensprung beseitigenden und 100 Hz-(Flimmer-Verminderungs)-Prozessoren 104 in Fig. 1 und zeigt zusätzlich an, welches benachbarte Halbbild von demselben Filmbild abgeleitet wurde. Somit erzeugt das Endergebnis der Korrelation zwei Signale, die (1) das Vorhandensein von auf Film zurückgehendes Material und (2) die Identität, welches der beiden benachbarten Halbbilder für die Zeilenverdoppelung oder die Halbbild-Ratenverdoppelung verwendet werden soll, vorsehen.
Genauer gesagt verzögert in der Daten-Verminderungseinheit 112 von Fig. 4 eine 8-Bit-Latch-Vorrichtung 402 (ausgelöst durch denselben Vertikal-Impuls, der in der Akkumulationseinheit 350 verwendet wird) das Halbbild-Differenzsignal Sn um ein Halbbild. Dieses verzögerte Signal wird von dem nicht verzögerten Halbbild-Differenzsignal Sn in der Subtraktionsschaltung 404 subtrahiert, um ein Zweier-Komplement-9-Bit-Vorzeichensignal D2FLD zu bilden, das anzeigt, wieviel Änderung zwischen dem Halbbild- Differenzsignal Sn von aufeinanderfolgenden Halbbildern vorhanden ist. Das Vorzeichen-Bit von D2FLD, bezeichnet mit "Vorzeichen-Bit" gibt an, ob Sn erhöht (null) oder vermindert (eins) wurde; es bildet eine 1-Bit-Sequenz pro Halbbild, die mit Anwärter-Film-Sequenzen (2-2 Pull-Down oder 3-2 Pull-Down) in den Korrelatoren 401 bis 405 verglichen wird.
Da eine brauchbare Information nur verfügbar ist, wenn es eine nennenswerte Bewegung in dem Videosignal gibt, wird eine Bestimmung durchgeführt, ob eine ausreichende Änderung geschehen ist, um die Polaritäts-Daten bedeutsam zu machen. In anderen Worten wurde gefunden, daß die Polaritäts-Daten allein genommen nicht ausreichend sind, um unzweideutig und zuverlässig die Pull-Down-Schemata zu bestimmen. Dies ist der Grund dafür, daß die von den Pixel-Differenzdaten abgeleiteten Daten über die Größe der Halbbild-Differenz erhalten bleiben.
Genauer gesagt wird die absolute größe des Differenzsignals D2FLD von Halbbild zu Halbbild in der Absolutwert-Schaltung 406 erzeugt und in dem Komparator 408 mit einem binären Schwellwertsignal TH-1 verglichen, das durch die Quelle 410 erzeugt wird. Um die Systemfunktion zu optimieren, ist es erwünscht, daß die Quelle 410 veränderbar oder programmierbar ist, obwohl eine feste oder "fest verdrahtete" Quelle verwendet werden kann, wenn eine solche Flexibilität bei der Optimierung des gesamten Systems bei einer bestimmten Anwendung nicht erforderlich ist. Wenn die Größe von D2FLD den "ersten" Schwellwert TH-1 der Quelle 410 überschreitet, werden die Korrelatoren 401 bis 405 für Material wirksam gemacht, das 3-2 Pull-Down-Sequenzen enthält, sonst brauchen nur die Korrelatoren 401 und 402 wirksam gemacht zu werden, um Film-Betriebsart-Material zu verarbeiten, das 2-2 Pull-Down-Sequenzen enthält. Das Signal TH-1 wird In einem UND- Tor 411 durch den vertikalen Impuls VP getastet, der um zwei Taktperioden (durch Register 412 und 414) verzögert ist, so daß die Information von dem letzten Halbbild bei den folgenden Korrelations-Berechnungen verwendet wird. Dieses Schwellwert- Steuersignal T1 wird auf alle fünf Korrelatoren 401 bis 405 über einen Bus 413 verteilt.
An dieser Stelle ist es instruktiv, darauf hinzuweisen, daß die Verwendung von D2FLD allein bei der Sequenz-Identifizierung durch die Korrelatoren 401 bis 405 nicht unbedingt zuverlässig sein muß. Wenn beispielsweise Film-Material sehr regelmäßiges Nicht-Film-Material (d. h. durch eine Videokamera erzeugt) folgt, wie z. B. durchlaufender Text auf einem stationären Hintergrund, kann das Halbbild-Differenzsignal Sn groß, aber nahezu konstant sein, wodurch eine kleine Änderung von Halbbild zu Halbbild erzeugt wird. In diesem Fall könnte die Größe von D2FLD den Schwellwert TH-1 nicht überschreiten, wodurch zugelassen würde, daß das System in der Film-Betriebsart fortfährt. Um dies und ähnliche Situationen festzustellen, wird das Halbbild- Differenzsignal Sn in dem Komparator 420 mit einem weiteren Schwellwert TH-2 verglichen, der von einer anderen programmierbaren Quelle 422 geliefert wird. Wie zuvor kann die Quelle 422 einen festen binären Wert haben, aber das Programmierbarkeits- Merkmal erlaubt eine "Feinabstimmung" oder Optimierung des Gesamt-Systems. Der Wert des Schwellwertes TH-2 wird üblicherweise auf einen viel größeren Wert festgelegt als der andere Schwellwert TH-1. Dies bedeutet, daß TH-2> > TH-1 ist. Diese Schwellwert- Beziehung überwindet das oben erwähnte Problem des Ablaufens von Text auf einem stationären Hintergrund und andere ähnliche Bewegungszustände. Das Ergebnis des Vergleichs in dem Komparator 420 wird dann in dem UND-Tor 423 durch den verzögerten Vertikal- Impuls VP getastet, der durch Register 412 und 414 geliefert wird, um das Schwellwertsignal T2 zu erzeugen, das bewirkt, daß die geeigneten Korrelationszähler (in den Korrelatoren 401 bis 405) zurückgestellt werden. Das Signal T2 wird auf alle fünf Korrelatoren über einen Bus 426 verteilt.
Die ROM-Adressen in jedem Korrelator werden kontinuierlich jedes Halbbild um eine Position durch das Adressierungssignal ADDR vorgeschoben, das für alle Korrelatoren gemeinsam ist. Das Korrelator-ROM-Adressensignal ADDR wird durch einen variablen 3- Bit-Modulo-Zähler 424 erzeugt, der synchrone Auslöse-(E)- und Rückstell-(R)-Eingänge hat. Der Zähler wird einmal pro Halbbild durch den verzögerten Vertikal-Impuls ausgelöst oder getaktet, der von den Registern 412 und 414 geliefert wird. Beim Empfang von 50 Hz-Signalen (Halbbilder pro Sekunde) werden nur 2-2 Pull- Down-Sequenzen (die sich jedes zweite Halbbild wiederholen) durch zwei der fünf Korrelatoren identifiziert. Der Zähler 424 wird dann nach einem Zählwert von 1, der nur zwei ROM-Plätze adressiert, zurückgestellt. Beim Empfang von 60 Hz-Signalen werden 3-2 Pull-Down-Sequenzen identifiziert, die ein sequentielles 5-Halbbild-Schema haben. In diesem Fall wird der Zähler 424 nach einer Zählung von 4 zurückgestellt, wodurch fünf ROM-Plätze adressiert werden.
Eine Änderung des Modulo des Zählers 424 zur Steuerung der Auswahl von 2-2 Pull-Down- und 3-2 Pull-Down-Betriebsarten wird mittels einer Steuerquelle 426 gesteuert. Diese Quelle kann beispielsweise einen manuell betätigten Schalter zur Erzeugung eines binären "1"-Ausgangs für eine Pull-Down-Betriebsart und eines binären "0"-Ausgangs für eine andere Pull-Down-Betriebsart umfassen. Alternativ kann ein automatischer Betrieb des Systems vorgesehen werden, indem ein Halbbild-Raten-Detektor als Steuerquelle 426 zur Erzeugung eines Steuersignals C vorgesehen wird, um dadurch automatisch eine Modulo-2-Zählung für Signale mit einer Halbbild-Rate von 50 Hz auszuwählen, um zwei der fünf Korrelatoren auszulösen, und um automatisch eine Modulo-5-Zählung im Zähler 424 auszuwählen, um alle fünf Korrelatoren auszulösen, wenn Videosignale mit 60 Hz vorhanden sind. Zur Förderung des variablen Molulo-Zählers des 3-Bit-Zählers 424 wird das höchste und niedrigste Bit (2 und 0) im Dekoder 428 in Abhängigket von dem Steuersignal C dekodiert. Wenn C eine -Halbbild-Rate von 50 Hz anzeigt, stellt der Dekoder 428 den Zähler 424 auf eine Zählung von 2 über das UND-Tor 430 und das ODER-Tor 432 ein, wodurch der Dekoder-Ausgang mit dem Zähler-Rückstell-Eingang (R) verbunden wird. Wenn C einen Betrieb mit 60 Hz anzeigt, stellt der Dekoder 428 den Zähler 420 auf einen Zählwert von 5 ein, wodurch eine Korrelation von fünf Halbbild-Sequenzen ausgelöst wird, die charakteristisch für 3-2 Pull-Down-Video-Halbbilder sind. Der Zweck des UND-Tors 430 besteht darin, den Ausgang des Dekoders 428 mit dem verzögerten Vertikal-Impuls VP zu synchronisieren. Das ODER-Tor 432 dient zur Erzeugung eines alternativen Rückstell-Eingangs zum Zähler 424 eines mit "Korrelator Reset" bezeichneten Signals, das beispielsweise dazu verwendet werden kann, das Gesam-System auszulösen. Solch ein Signal kann manuell erzeugt werden, oder es kann z. B. automatisch von einem sogenannten "Einschalt"-Detektor oder einer anderen geeigneten Quelle für Auslösesignale erzeugt werden.
Wenn man nun den Gesamt-Betrieb der fünf Korrelatoren 401 bis 405 betrachtet, hat jeder dieser Korrelatoren zwei Ausgänge F und M. Der Ausgang F zeigt an, welches Halbbild bei der Film- Betriebsart für die Interpolation oder die Halbbild-Wiederholung in dem Prozessor 104 ausgewählt werden sollte. Alle F-Ausgänge werden in einem ODER-Tor 442 kombiniert, um das Film-Halbbild- oder FF-Identifizier-Ausgangssignal zu erzeugen. Der M-Ausgang zeigt an, wenn ein Korrelator eine Übereinstimmung mit einem erwarteten Schema festgestellt hat. Ein kombinatorischer logischer Block 440 stellt fest, wenn mehr als ein Korrelator einen hohen M-Wert erzeugt; wenn dies so ist, bedeutet dies, daß ein Korrelationsfehler aufgetreten ist, und alle Korrelatoren werden unmittelbar mittels des Tors 444 gelöscht, das den "größer als 1"- Ausgang der logischen Einheit 440 mit dem Bus der fünf Korrela toren zur Löschung aller Rückstellungen verbindet. Wenn der logische Block 440 feststellt, daß genau ein M hoch ist, dann wird das Film-Betriebsart-Kennzeichen FMSF aktiviert. Wenn das Kennzeichen FMSF aktiviert wird, zeigt das Film-Halbbild- Identifizierungs-signal FF dem Prozessor 104 an, welches der benachbarten Bilder beispielsweise für die Interpolation verwendet werden soll: eine 0 zeigt das Halbbild N an, das YA Pixel enthält, und eine 1 zeigt das benachbarte Halbbild an. Wie zuvor erwähnt wurde, wird ein Korrelations-Rückstell-Steuersignal verwendet, um den variablen Modulo-Zähler 424 zurückzustellen. Dasselbe Signal wird im ODER-Tor 444 mit dem Rückstell-Ausgang der logischen Einheit 440 kombiniert, um das System auszulösen (d. h. Rückstellung des Zählers 424 und Löschung der Korrelatoren 401 bis 405).
Fig. 5 zeigt in Einzelheiten ein logisches Diagramm eines typischen Korrelators der Korrelatoren 401 bis 405. Die Korrelatoren vergleichen das D2FLD-Vorzeichen-Bit, das von der Subtraktionsschaltung 404 geliefert wird, mit einer Bezugs-Vorzeichen- Sequenz RS, die in dem ROM 502 des Korrelators gespeichert ist. Wenn die Sequenzen passen und das (erste) Schwellwertsignal TH-1 den Korrelator auslöst (z. B. über den Schwellwert 1-Bus 413), wird ein 6-Bit-Zähler 504 fortgeschaltet. Wenn eine Fehlanpassung auftritt, oder andere Ereignisse anzeigen, daß die Film- Sequenz nicht vorhanden ist (z. B. wenn mehr als ein Korrelator eine Übereinstimmung anzeigt) wird der Zähler 504 auf 0 zurückgestellt. Andernfalls schaltet jede Sequenz-Übereinstimmung den Zähler 504 fort, und wenn er sein volles Maß erreicht (d. h. alle "1en"), wird dieser Zustand durch ein 6-Eingangs-UND-Tor 506 festgestellt, das das Ausgangssignal M = 1 liefert, das anzeigt, daß eine Sequenz-Übereinstimmung festgestellt worden ist.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, enthält der interne ROM 502 jedes der Korrelatoren 401 bis 405 sieben Adressen. Ein Bit der Adresse wird von dem 50/60 Hz-Halbbild-Raten-Signal "C" geliefert, das von der Steuerquelle 426 erzeugt wird. Drei zusätzliche Bits werden durch den veränderbaren Modulo-Zähler 424 geliefert. Die ersten beiden Adressenplätze entsprechen der 2-2 Pull- Down-Sequenz und werden, wenn das Signal "C" niedrig ist (50 Hz- Betrieb) durch Werte 000 und 001 des Zählers 424 (ADR) adressiert. Die anderen fünf Adressen entsprechen 3-2 Pull-Down- Sequenzen und werden durch Werte von 000 bis 100 (d. h. 0 bis 4 dezimal) durch den Zähler 424 adressiert, wenn "C" hoch ist (1").
Die beiden Informations-Bits werden an jeder Adresse gespeichert, wie in der ROM-Daten-Tabelle 600 in Fig. 6 dargestellt ist. Ein Bit stellt ein "Bezugs-Vorzeichen" (RS) dar. Dies stellt die erwartete Polarität des Halbbild-Differenzsignals Sn dar. Eine logische 0 zeigt eine positive Polarität an, die bedeutet, daß die letzten beiden Halbbilder von unterschiedlichen Filmbildern stammen. Das andere Bit stellt die "Bezugsgröße" (RM) dar. Dieses Bit ist gleich einer logischen 0, wenn die erwartete Größe von D2FLD 0 ist und eine logische 1, wenn erwartet wird, daß sie nicht 0 ist. Eine erwartete Größe 0 tritt tatsächlich nur in dem einen Halbbild in der 3-2 Pull-Down-Sequenz auf, wenn die letzten drei Halbbilder von demselben Filmbild stammen.
Der 6-Bit-Zähler 504 innerhalb jedes Korrelators hat synchrone Auslöse-(E)- und Rückstell-(RST)-Eingänge. Der Rückstell- Eingang hat die Priorität gegenüber dem Auslöse-Eingang. Die Fortschaltung des Zählers wird durch ein Exklusiv-ODER-Tor 510 gesteuert, das das Bezugs-Vorzeichen-Bit RS vom ROM 502 mit dem D2FLD-Vorzeichen-Bit der Subtraktionsschaltung 404 vergleicht. Wenn der erste Schwellwert TH-1 aktiv ist und der Zähler nicht auf voller Aufnahme ist und das Exklusiv-ODER-Tor eine Übereinstimmung anzeigt, wird ein UND-Tor 512 ausgelöst, wodurch der Zähler 504 fortgeschaltet wird.
Wenn beim Betrieb von Videosignalen mit 50 Halbbildern pro Sekunde der Schwellwert TH-1 aktiv ist und das Exklusiv-ODER-Tor 510 eine Fehlanpassung feststellt, wird der Zähler 504 durch einen Inverter 511 und das UND-Tor 514 zurückgestellt, das mit dem Rückstell-Eingang RST über das ODER-Tor 516 verbunden ist. Der Zähler 504 wird ebenfalls beim Betrieb mit Signalen von 50 Hz zurückgestellt (über das UND-Tor 520), wenn der zweite Schwellwert TH-2 aktiv ist (hoch) und das Bezugs-Vorzeichen RS negativ ist (RS wird durch den Inverter 520 am Eingang des UND-Tors 520 invertiert). Dieser Zustand zeigt an, daß die Halbbild-Differenz von einem einzelnen Filmbild erzeugt worden sein sollte.
Wenn 60 Hz-Signale verarbeitet werden, wird der Zähler (über Inverter 524, ODER-Tor 256 und UND-Tor 518) jedesmal zurückgestellt, wenn das Bezugsgrößen-Signal RM niedrig ist (was anzeigt, daß die letzten drei Halbbilder von demselben Filmbild gekommen sein sollten) und eines der Schwellwert-Signale TH-1 oder TH-2 aktiv ist.
Wenn der Zähler 504 seinen vollen Zählbereich von 63 erreicht (alle 1'en binär), wird das UND-Tor 506 wirksam gemacht, was eine Sequenz-Übereinstimmung anzeigt und somit der Ausgang des Korrelators auf "1" gesetzt wird. Dieses Signal wird auch durch den Inverter 530 invertiert, wodurch das UND-Tor 512 un wirksam gemacht und eine weitere Zählung gestoppt wird. Der Halbbild-Kennzeichen-("F")-Ausgang (UND-Tor 535) wird auch wirksam gemacht (über Inverter 536, der das Signal RS invertiert, und das UND-Tor 506, das das Ausgangssignal M liefert). Das Wirksammachen des Halbbild-Kennzeichen-Ausgangs "F" zeigt an (während des nächsten Halbbildes), welches benachbarte Halbbild von demselben Filmbild kam. Für die von diesem System festgestellten Sequenzen kann das zu verwendende Halbbild gewonnen werden, indem das "Bezugs-Vorzeichen"-Signal RS aus dem Festspeicher ROM invertiert wird. Wenn das Signal "lösche alles" hoch ist (was anzeigt, daß mehr als ein Korrelator gleichzeitig eine Übereinstimmung gefunden hat), wird der Zähler 504 sofort über das ODER-Tor 506 auf den nächsten Takt zurückgestellt. Bei Erzeugung von 50 Hz-Bezugs-Sequenzen (die ersten beiden Reihen des ROM-Inhalts) wird das Bezugs-Größen-Bit RM für die letzten drei Korrelatoren niedrig gesetzt. Dies stellt sicher, daß sie niemals fortschalten, während sie zurückgestellt werden, wenn immer das Schwellwertsignal TH-1 oder das Schwellwertsignal TH-2 vorhanden ist; der Wert des Bezugs-Vorzeichens RS ist in diesen Fällen willkürlich.
Bei den insoweit beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können verschiedene Änderungen vorgenommen werden. Beispielsweise veranschaulicht Fig. 14 einen Fall, bei dem das Pixel YA von dem Halbbild N anstatt von N + 1 und die Pixel YB und YC von dem Halbbild N + 1 anstatt vom Halbbild N genommen werden.

Diskussion der Vier-Pixel-Verarbeitung

Als andere Alternative kann ein weiteres Halbbild in dem Komparator 300 verwendet werden, um das Pixel-Differenzsignal zu erzeugen, wie in Fig. 15 dargestellt, wobei das Pixel P1 von dem Halbbild N - 1, die Pixel P2 und P3 von dem benachbarten Halbbild N und ein viertes Pixel P4 von dem nächsten benachbarten Halbbild N + 1 genommen werden. Diese Alternative, nachfolgend als "Vier-Pixel-Verarbeitung" bezeichnet, kann, wie in Fig. 17 dargestellt ist, ausgeführt werden, wobei Verzögerungen 1702, 1704 und 1706 die Verzögerungen für die Pixel P2, P3 und P4 relativ zu P1 liefern. Der Median-Wähler 1708 und die Subtraktionsschaltung 1712 funktionieren wie bei dem Beispiel von Fig. 16, um die Differenz D1 aus den Pixeln P1, P2 und P3 zu erzeugen. In gleicher Weise erzeugen der Median-Wähler 1710 und die Subtraktionsschaltung 1714 die Pixel-Differenz D4 aus P2, P3 und P4. Ein resultierendes Pixel-Differenzsignal FD wird durch Subtraktion von D4 von D1 erzeugt. Eine Ausdehnung der Pixel-Differenzberechnung über zwei Halbbilder, wie dargestellt, vermindert vorteilhafterweise Artefakte aufgrund von Rauschen, die in der Subtraktionsschaltung 1720 auf Kosten eines zusätzlichen Halbbildes an Speicherung zum Auslöschen neigen.
Als weitere Alternative zu dem Beispiel von Fig. 17 kann derselbe Wert für D für die Vier-Pixel-Verarbeitung in unterschiedlicher Hardware durch Verwendung der folgenden Beziehung berechnet werden:
D = MAX [ABS(P1-P23avg); P23dif] - MAX[(ABS(P4-P23avg): P23dif] worin P23avg = (P2 + P3)/2 und P23dif = ABS(P2 - P3)/2
Die obige g"D" gibt an, daß D die Differenz zwischen zwei maximalen Werten (MAX) ist. Der erste maximale Wert, der genommen wird, ist der größere von (i) der absoluten Differenz (ABS) zwischen P1 und dem Durchschnitt von P2 und P3 und (ii) der Differenz zwischen P2 und P3. Der andere maximale Wert, der genommen wird, ist der größere von (iii) der absoluten Differenz zwischen P4 und dem Durchschnitt von P23 und (iv) der Differenz P23. Es kann eine geeignete Schaltung in Form von physikalischer Hardware durch Prüfung der Gleichung mit Hilfe von zwei Maximalwert-Schaltungen, drei Absolutwert-Schaltungen, einigen Subtraktionsschaltungen und einigen Teilerschaltungen aufgebaut werden, die so verbunden sind, daß sie die angegebenen Funktionen ausführen.
Wenn die Vergleichs-Einheit entweder - wie in Fig. 17 dargestellt - oder wie in der oben beschriebenen alternativen Ausführungsform aufgebaut wird, hat D den Wert von null, wenn P1 und P4 zwischen P2 und P3 liegen. D ist positiv, wenn P1 außerhalb der Werte von P2 und P3 liegen, während P4 dazwischen liegt. D ist negativ, wenn P1 zwischen P2 und P3 liegt, während P4 außerhalb dieses Bereiches liegt. Wenn sowohl P1 als auch P4 außerhalb des Bereiches der Werte von P2 und P3 liegen, wird das Vorzeichen von D dadurch bestimmt, ob P1 oder P4 weiter von P2, P3 sind. Der Vorteil der Verwendung der Vier-(4)-Pixel-Lösung zur Erzeugung des Pixel-Differenzsignals D besteht darin, daß man eine Auslöschung erster Ordnung der Wirkungen von vertikalen räumlichen Einzelheiten und Kanalrauschen erhält. Wie zuvor bemerkt wurde, muß dies durch eine weitere Halbbild-Verzögerung erkauft werden.
In Fortsetzung der Diskussion der alternativen Vier-Pixel- Gruppen-Verarbeitung von Fig. 17 wird das Differenzsignal D Pixel für Pixel über dem Halbbild summiert, wodurch eine angesammelte Summe Sn' für das Halbbild N erzeugt wird. Diese Sequenz von Sn' wird weiter in der Daten-Verminderungseinheit 112 weitgehend gleich wie das Signal Sn bei dem vorhergehenden Beispiel der Erfindung weiterverarbeitet. Kurz gesagt verarbeitet die Einheit 112 das Signal Sn', um zu bestimmen, ob das Material von einem Film oder von einer Videokamera stammt. Da sich der Wert von Sn' nur einmal pro Halbbild ändert, könnte die nachfolgende Berechnung durch einen Mikro-Computer anstatt der für die Einheit 112 gezeigten "Hardware"-Ausführung durchgeführt werden.
Für die Film-Datenverminderung wird die Größe des Signals Sn' zuerst mit einem Schwellwert TH-1 verglichen, um zu bestimmen, ob eine bedeutsame Änderung aufgetreten ist. Wenn der Schwellwert nicht überschritten wird (was möglicherweise einen Mangel an Bewegung anzeigt), wird Sn' nicht weiter verwendet. Andererseits zeigt eine positive Polarität für Sn' an, daß die Differenz zwischen den Halbbildern N - 1 und N deutlich größer als die Differenz zwischen den Halbbildern N und N + 1 ist, woraus geschlossen wird, daß die Halbbilder N und N + 1 von demselben Filmbild gekommen sein können, während dies bei dem Halbbild N - 1 nicht der Fall war. Umgekehrt wird bei einer negativen Polarität für Sn' geschlossen, daß die Halbbilder N - 1 und N von demselben Filmbild stammen können, während das Halbbild N + 1 von einem anderen Bild stammt. Die resultierende Sequenz von positiven und negativen Vorzeichen wird durch die fünf Korrelatoren (401 bis 405) analysiert, um zu bestimmen, ob ein bekannter Typ von Film- Sequenz vorhanden ist.
Wie bei dem zuvor diskutierten "Drei-Pixel"-Beispiel mit Material von 2-2 Pull-Down-Quellen gibt es zwei mögliche Phasen: Die Übergänge zwischen Filmbild können am Beginn von geraden Video-Halbbildern oder ungeraden Video-Halbbildern auftreten. Um 2-2 Pull-Down-Quellen festzustellen, werden zwei der fünf Korrelatoren verwendet, einer für jede Phase. Jeder Korrelator enthält eine binäre Vergleichsschaltung (z. B. exklusiv ODER-Tor 510 wie zuvor erläutert) und einen Korrelations-Zähler (z. B. 504). Der veränderbare Modulo-Zähler (424) wird auf Modulo 2 gesetzt und zählt kontinuierlich Halbbilder, indem an einen Korrelator Bezugssignale in Form von wechselndem Vorzeichen und an den anderen mit der entgegengesetzten Polarität geliefert werden. Jeder Korrelator vergleicht das Vorzeichen seines Bezugs-Signals mit dem Vorzeichen von Sn'. Wenn die Vorzeichen übereinstimmen, wird der Korrelations-Zähler fortgeschaltet. Wenn die Vorzeichen entgegengesetzt sind, wird der Korrelations-Zählwert auf null zurückgestellt. Wenn der Zählwert eine vorgegebene Grenze (z. B. 63 wie dargestellt) erreicht, wird der Zähler für eine weitere Fortschaltung gesperrt, und es wird ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß eine Film-Sequenz von diesem Korrelator festgestellt worden ist.
Die Feststellung von 3-2 Pull-Down-Sequenzen wird in gleicher Weise durchgeführt, mit der Ausnahme, daß alle fünf Korrelatoren entsprechend den fünf möglichen Phasen des 3-2-Materials verwendet werden. Hier wird der Modulo des Zählers 424 auf "5" geändert, um fünf Bezugs-Sequenzen an die Korrelatoren zu liefern, jede mit einem verschiedenen Phasenversatz. Diese Phasen werden mit den gespeicherten ROM-Phasen verglichen, wie zuvor erläutert, um das 3-2-Material zu identifizieren. Wenn - wie bei den vorhergehenden Beispielen - genau einer der Korrelatoren anzeigt, daß ein Film festgestellt wird, wird von der Quelle angenommen, daß sie von dem Typ ist, und es erfolgt ein Phasenabgleich entsprechend dem Bezugssignal für diesen Korrelator. Wenn eine Korrelations-Zählung L in mehr als einem Korrelator gleich zeitig vorhanden ist, werden alle Korrelations-Zählwerte sofort auf null zurückgestellt.
Da das System ein Anzahl von Halbbildern erfordert, die eine bedeutsame Bewegung enthalten, von denen jedes die erwartete Polarität aufweisen muß, wird ein hohes Maß an Immunität gegen falsche Feststellung von Filmquellen erreicht. Das System kann jedoch gelegentlich langsam bei der Feststellung des Übergangs von Film-zu-Video-Material sein. Insbesondere wenn das System einen Film verarbeitet und die Quelle sich auf Video-Material ändert, das eine sehr gleichmäßige Bewegung hat, können beträchtliche Unterschiede zwischen jedem Halbbild vorhanden sein, aber die Unterschiede können nahezu die gleichen sein. In diesem Fall sind T1 und T4 annähernd gleich, so daß der Durchschnitt von D nahezu null ist und die Größe von Sn' den Schwellwert TH-1 nicht überschreiten könnte.
Eine Lösung für das obige Problem, das bei dem Vier-Pixel- System auftreten kann, ist die getrennte Ansammlung von positiven und negativen Werten von D, da sogar eine gleichmäßige Bewegung bewirkt, daß Halbbild-Differenzen bei verschiedenen Pixeln in aufeinanderfolgenden Halbbildern auftreten. Demzufolge sei:
Sn+ = Σ MAX (0, +D);
Sn- = Σ EMAX (0, -D); und
Sn' = [Sn+] - [Sn -]
Die Ausführung der Schaltung für Sn' wie oben definiert erfordert nur zwei Maximum-Wert-Detektoren und eine Subtraktionsschaltung, um die Differenz zwischen ihren Ausgängen zu nehmen. Dies erzeugt denselben Wert für Sn', der - wie zuvor beschrieben - verwendet wird. Da außerdem Sn+ und Sn- getrennt verfügbar sind, kann jeder mit einem zweiten höheren Schwellwert TH-2 verglichen werden. Wenn Sn+ größer ist als TH-2, während das Bezugssignal "-" ist, oder wenn Sn größer als TH-2 ist, wenn das Bezugssignal "+" ist, wird der Korrelations-Zählwert des entsprechenden 2-2 Pull-Down-Korrelators zurückgestellt; wenn entweder Sn+ oder Sn- größer als TH-2 ist, wird der Korrelations- Zählwert des 3-2 Pull-Down-Korrelators, der ein Bezugssignal von "0" empfängt, zurückgestellt. Dies stellt sicher, daß das Aufhören von Film-Material bei der "Vier-Pixel"-Ausführungsform der Erfindung unter allen Bedingungen schnell festgestellt wird, bei denen eine bedeutsame Bewegung vorhanden ist. Diese Korrektur ist bei dem "Drei-Pixel"-Beispiel der Erfindung nicht erforderlich, was auf der Ansammlung einer Zwei-Halbbild-Differenz anstatt einer Drei-Halbbild-Differenz beruht (z. B. wird bei dem Beispiel von Fig. 4 Sn von dem Wert von Sn subtrahiert, der ein Halbbild früher im Register 402 gespeichert ist, um das Halbbild-Differenzsignal D2FLD und sein Vorzeichen-Bit zu erzeugen). Wenn demzufolge die "Vier-Pixel"-Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, kann das Halbbild-Verzögerungs-Register 402 und die Subtraktionsschaltung 404 entfallen, und das Signal Sn' (das angesammelte Differenzsignal D) der Absolutwert-Schaltung 406 und sein Vorzeichen-Bit dem Bus 409 zugeführt werden. Diese Vereinfachung der Daten-Verminderungs-Logik ist möglich, weil das Signal Sn' bereits eine Differenz von Halbbild zu Halbbild darstellt (d. h. D = D1 - D4) und somit keine Notwendigkeit in der- Daten-Verminderungs-Einheit besteht, eine weitere Halbbild- Speicherung und Subtraktion vorzusehen.

Claims

1. Verfahren zur Feststellung einer Film-Betriebsart eines Zeilensprung-Video-Eingangssignals umfassend die Schritte:

Vorsehen eines Zeilensprung-Video-Eingangssignals (Y), das Halbbilder von einer Film- oder Kameraquelle enthält;

Erzeugen einer binären Zahl für jedes Halbbild des Videosignals, die die Gesamt-Bewegung während eines Halbbild- Intervalls darstellt; und

Analysieren der binären Zahlen zur Feststellung von Schemata, die auf eine Filmquelle zurückgehende Halbbilder darstellen, wobei der analysierende Schritt umfaßt:

Bilden eines Differenzsignals (Sn) von Halbbild zu Halbbild aus den binären Zahlen, um für jede Halbbild-Differenz ein Vorzeichen-Bit (SIGN BIT) und eine Gruppe von Größen-Bits (D2FLD) zu erzeugen;

Vergleichen der Gruppe von Größen-Bits (D2FLD) mit einem Schwellwert (TH-1), um ein erstes, einen Schwellwert anzeigendes Signal (T1) zu erzeugen;

Zuführen des ersten Schwellwertsignals (T1) und des Vorzeichen-Bits (SIGN BIT) zu entsprechenden ersten und zweiten Eingängen jedes Korrelators einer Gruppe von fünf Korrelatoren (401-405);

Adressieren der Korrelatoren sequentiell mit einer Halbbid- Rate; und

Feststellen, wenn einer und nur einer der Korrelatoren (401 -405) einen Zählwert angibt, der eine Film-Betriebsart (FM) anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend:

Vergleichen der binären Zahl (Sn) mit einem zweiten Schwellwert (TH-2), um ein zweites, einen Schwellwert anzeigendes Signal (T2) zu erzeugen; und

Zuführen des zweiten einen Schwellwert anzeigenden Signals (T2) über einen dritten Bus (415) zu dritten Eingängen jedes der fünf Korrelatoren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend:

Erzeugen eines binären Steuersignals (C);

Verändern der Adressierung der Korrelatoren (401-405) in Übereinstimmung mit dem binären Steuersignal, um eine erste Sequenz von Adressen von zwei der Korrelatoren und eine zweite Sequenz von Adressen für alle fünf Korrelatoren vorzusehen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 umfassend:

Erzeugen eines binären Steuersignals (C);

Verändern der Adressierung der Korrelatoren in Übereinstimmung mit dem binären Steuersignal, um eine erste Sequenz von Adressen von zwei der Korrelatoren und eine zweite Sequenz von Adressen für alle fünf Korrelatoren vorzusehen.

5. Vorrichtung zum Vorsehen der Feststellung einer Film- Betriebsart eines Zeilensprung-Video-Eingangssignals (Y) umfassend:

eine Video-Signalquelle (102) zur Lieferung eines Zeilensprung-Video-Eingangssignals (Y), das Halbbilder von einer Film- oder Kameraquelle enthält;

eine Bewegungs-Feststellung-Schaltung (110) zur Erzeugung einer binären Zahl (Sn) für jedes Halbbild des Videosignals, die Gesamt-Änderungen von Pixelwerten benachbarter Halbbilder (N, NO1) während wenigstens eines Halbbild-Intervalls darstellt; und

einen Schema-Analysator (112) zum Analysieren der binären Zahlen zur Feststellung von Schemata, die auf einer Filmquelle beruhende Halbbilder darstellen, wobei der Schema-Analysator umfaßt:

eine Subtraktionsschaltung (404) zur Bildung eines Differenzsignals (D2FLD) von Halbbild zu Halbbild aus der binären Zahl, um ein Vorzeichen-Bit (SIGN BIT) und eine Gruppe von Größen-Bits zu erzeugen;

einen Komparator (408) zum Vergleichen der Gruppe von Größen-Bits mit einem Schwellwert (TH-1); um ein einen Schwellwert anzeigendes Signal (T1) zu erzeugen;

erste (413) und zweite (409) Bus-Leitungen zur Zuführung des einen Schwellwert anzeigenden Signals (T1) und des Vorzeichen-Bits (SIGN BIT) zu entsprechenden Eingängen jedes von fünf Korrelatoren (401-405);

einen Adressen-Generator (424) zum sequentiellen Adressieren der Korrelatoren (401-405) mit einer Halbbild-Rate; und

eine logische Einheit (440) zur Feststellung, wenn einer und nur einer der Korrelatoren (401-405) einen Zählwert angibt, der eine Film-Betriebsart anzeigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, umfassend:

einen zweiten Komparator (420) zum Vergleich der binären Zahl mit einem zweiten Schwellwert (TH-2), um ein zweites, einen Schwellwert anzeigendes Signal (T2) zu erzeugen; und

einen dritten Bus (415) zur Zuführung des zweiten Schwellwert-Signals (T2) zu entsprechenden dritten Eingängen jedes der fünf Korrelatoren (401-405).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, umfassend:

eine binäre Steuersignal-Quelle (426) zur Lieferung eines binären Steuersignals (C);

eine veränderbare Modulo-Steuereinheit (424) zur Änderung der Adressierung der Korrelatoren in Übereinstimmung mit dem binären Steuersignal, um eine erste Sequenz von Adressen von zwei der Korrelatoren, und eine zweite Sequenz von Adressen für alle fünf Korrelatoren zu erzeugen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, umfassend:

eine veränderbare Modulo-Steuereinheit (424) zur Änderung der Adressierung der Korrelatoren in Übereinstimmung mit dem binären Steuersignal, um eine erste Sequenz von Adressen von zwei der Korrelatoren und eine zweite Sequenz von Adressen für alle fünf Korrelatoren zu erzeugen.