DE69603268T2

DE69603268T2 - Luminanz/chrominanz trennungsfilter mit gemeinsamen verzögerungselement

Info

Publication number: DE69603268T2
Application number: DE69603268T
Authority: DE
Inventors: Donald Willis
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2016-04-17
Also published as: JP3393649B2; DE69603268D1; WO1996033578A1; RU2156550C2; KR19990007950A; JPH11504174A; US5519454A; KR100388579B1; TR199701214T1; MY113601A; CN1140998C; MX9708123A; CN1187925A; AU5485396A; EP0821858A1; EP0821858B1; ES2133959T3

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Schaltungen zur Trennung der Luminanz- und Chrominanzkomponenten von zusammengesetzten Videosignalen und insbesondere auf Signal- Trennschaltungen, die Kammfilter verwenden.
In Videogeräten, z. B. Fernsehempfängern oder Monitoren, Video-Kassettenrecordern, Video-Plattenaufzeichnungs/Wiedergabeeinheiten und dergl. ergibt sich häufig der Bedarf für die Trennung eines zusammengesetzten Videosignals in einzelne Luminanz- und Chrominanzkomponenten. Eine einfache Art zur Erzeugung einer solchen Trennung ist die Tiefpaßfilterung des zusammengesetzten Signals, um eine Luminanzkomponente zu erhalten und die Hochpaßfilterung oder die Bandpaßfilterung des zusammengesetzten Signals, um die Chrominanzkomponente zu erhalten. Dieser Verfahren gewinnt die Komponenten jedoch nicht wirksam wieder und führt zu einen Verlust an Schärfe in den angezeigten Bildern. Da zusammengesetzte Komponenten spektral verschachtelt sind, liefert die Kammfilterung eine wirksamere Trennung und damit ein klareres angezeigtes Bild.
Die Vorteile der Kammfilter-Trennung der Luminanz (Y) und Chrominanz (C) Komponenten eines zusammengesetzten Videosignals sind allgemein bekannt. In der elementarsten "Ein-Zeilen"- oder "1-H"-Form eines Kammfilters werden Bildelemente (nachfolgend "Pixel" genannt), die zeitlich einen Abstand von einer Zeile haben, hinzugefügt, um eine getrennte Luminenzkomponente zu erzeugen und subtrahiert, um eine getrennte Chrominanzkomponente zu erzeugen. Solche Filter liefern bessere Bildeinzelheiten im Vergleich beispielsweise mit dem Tiefpaß/Hochpaß-Filterverfahren der Y/C-Trennung, aber sie können sichtbare Artefakte (z. B. "hanging dots") für bestimmte Bildmerkmale aufweisen.
Einige Zwei-Zeilen-(2-H)-Kammfilter liefern eine verbesserte Arbeitsweise gegenüber der oben beschriebenen 1-H-Kammfilterung durch "Adaptieren" des Filters an die Bildeinzelheiten, um so eine gewünschte Verminderung an sichtbaren Artefakten zu erzielen. Im Prinzip erfolgt dies durch doppelte Kammfilterung des zusammengesetzten Signals in der vertikalen Richtung, um zwei kammgefilterte Chrominanzsignale zu erzeugen und sie dann mit einem "Weich-Schalter" auf der Basis einer Analyse der Bildeigenschaften auszuwählen oder zu "mischen", um dadurch das Signal (oder eine "Mischung" von Signalen) auszuwählen, das bzw. die die wenigsten sichtbaren Artefakte besitzt. Das so erzeugte Chrominanzsignal wird dann von dem zusammengesetzten Signal subtrahiert, um ein getrenntes Luminanz-Ausgangssignal zu erzeugen. Diese Form der Chrominanz/Luminanz-Signaltrennung ist allgemein bekannt als "2-H"- oder Zwei-Zeilen-Kammfilterung und liefert verminderte sichtbare Artefakte im Vergleich mit der 1-H- Kammfilterung und verbesserte Bildeinzelheiten gegenüber dem einfachen Tiefpaß/Hochpaß-Filterungsverfahren der Y/C-Trennung. Eine 2-H-Kammfilter-Y/C-Trennschaltung wird beispielsweise von McNeely und Willis im US-Patent 4,786,963 mit dem Titel ADAPTIVE Y/C SEPARATION APPARATUS FOR TV SIGNALS beschrieben, das am 22. November 1988 ausgegeben wurde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bedarf für eine Rauschverminderung in Fernsehgeräten zu erfüllen, die Zeilen-Kammfilter zur Luminanz/Chrominanz-Signaltrennung verwenden.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Rauschverminderung und zur Trennung von Komponenten eines zusammengesetzten Video- Eingangssignals ist im unabhängigen Anspruch 1 definiert, und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Rauschverminderung und zur Trennung von Luminanz- und Chrominanzkomponenten eines zusammengesetzten Video-Eingangssignals ist in dem unabhängigen Anspruch 10 definiert.
Die vorangehenden und weitere Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einem die Erfindung verkörpernden Luminanz/Chrominanz-Signal-Separator;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Abwandlung des Empfängers von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ein Blockschaltbild, das eine weitere Abwandlung des Empfängers von 1 zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Kammfilterung in den Empfängern von Fig. 1, 2 und 3 veranschaulicht;
Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder von Durchschnittbildungs-Schaltungen, die für die Verwendung in den Beispielen der Fig. 1, 2 und 3 geeignet sind;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines "Weich"- oder "Misch"-Schalters, der für die Verwendung in dem Beispiel von Fig. 3 geeignet ist;
Fig. 8 und 9 Übertragungsfunktions-Diagramme von Begrenzerschaltungen, die für die Verwendung in den Beispielen von Fig. 1, 2 und 3 geeignet sind;
Fig. 10A und 10B Blockschaltbilder von Begrenzer und Entkernungsschaltungen, die für die Erzeugung der Übertragungsfunktion von Fig. 9 geeignet sind;
Fig. 11 ein räumliches Diagramm, das die Zeilen- und Pixel-Beziehungen im Betrieb des Beispiels von Fig. 3 veranschaulicht, wenn zur Steuerung der Mischung eine Kreuz- Gradienten-Verarbeitung verwendet wird;
Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Kreuz-Gradienten- Prozessors, der für die Verwendung in dem Beispiel von Fig. 3 geeignet ist; und
Fig. 13 ein Blockschaltbild, das eine Abwandlung des Gerätes von Fig. 1 veranschaulicht.
Die Luma/Chroma-Trennfilter der vorliegenden Erfindung sind von allgemeinem Nutzen und können bei jeder NTSC-Norm- Videosignal-Verarbeitungsanwendung benutzt werden, die eine Trennung eines zusammengesetzten Videosignals in seine Luminanz- und Chrominanzkomponenten erfordert, und bei der eine Rauschverminderung erwünscht ist.
Wie nachfolgend erläutert wird, vermindert der Separator der vorliegenden Erfindung das Rauschen sowohl in den Chrominanz- als auch in den Luminanzkomponenten der getrennten Signale. Ferner enthält die erzeugte Rauschverminderung einen zweidimensionalen räumlichen Effekt. Genauer gesagt wird die hauptsächliche Rauschverminderung in der vertikalen Richtung für sowohl Luminanz- als auch Chrominanzkomponenten erzeugt und wird durch ein IIR-(unbegrenztes Impuls-Ansprechverhälten)- oder "Rekursiv"- Filter bewirkt. Eine zusätzliche Rauschverminderung in horizontaler Richtung wird. durch ein FIR-(begrenztes Impuls- Ansprechverhalten)-Kammfilter erzeugt, das sozusagen innerhalb einer Rückkopplungsschleife des IIR-Filters "eingeschachtelt" ist.
Ein weiterer Vorteil des Gesamtfilters besteht darin, daß es ein gewünschtes Teilhaben von Verzögerungselementen für die Rauschverminderungs- und die Trennfunktionen gibt. Tatsächlich ist das Teilhaben der Elemente so wirksam, daß die Vorteile der zweidimensionalen Rauschverminderung mit nahezu derselben Menge an Speicherung erzielt werden, die sonst erforderlich wäre, um nur die Signaltrennung ohne überhaupt eine Rauschverminderung zu erzeugen.
Ein wichtiger technischer Vorteil der Kombination der erfindungsgemäßen Rauschverminderungs- und Trennfunktionen besteht darin, daß ein synergistischer Effekt gewonnen wird, bei dem die Zuverlässigkeit verbessert wird. Diese Verbesserung beruht auf einer Verminderung der Teile im Vergleich zu beispielsweise einer reinen Kaskadenschaltung von getrennten Rauschverminderungs- und Trennfiltern.
Bei den folgenden Beispielen der Erfindung veranschaulichen Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Beispiele der Erfindung, die eine prinzipielle Verzögerung von einer horizontalen Zeile (nachfolgend "1-H" genannt) verwenden. Das Beispiel von Fig. 3 ist komplizierter, da es eine Gesamtverzögerung von etwa zwei horizontalen Zeilen (nachfolgend "2-H" genannt) in einer "adaptiven" Kammfilter-Konfiguration erfordert, die in gewünschter Weise gewisse Artefakte unterdrückt, die bei üblichen 1-H-Kammfilter- Signal-Separatoren charakteristisch sind, (z. B. "hanging dots"), die bei bestimmten Bildzuständen auftreten können.
Der Fernsehempfänger 10 in Fig. 1 umfaßt eine Tunereinheit 12 zum Abstimmen eines HF-Eingangssignals S1A und zur Erzeugung eines zusammengesetzten Basisband-Video-Ausgangssignals S2. Ein Schalter 14 dient zur Auswahl des zusammengesetzten Basisbänd- Videosignals S2 oder eines Basisband-Hilfs-Video-Eingangssignals S1B zur Erzeugung einer Quelle für ein zusammengesetztes Basisband-Videosignal S3, das - wie beschrieben wird - für die Anzeige durch eine Bildröhre 18 (oder eine andere geeignete Anzeigevorrichtung, z. B. ein CCD-Anzeige) verarbeitet wird.
Um das Signal S3 für die Anzeige zu verarbeiten, enthält der Empfänger 10 einen Luminanz/Chrominanz-Signal-Separator 20A (gestrichelt umrandet) mit einem Eingang 22 zum Empfang des zusammengesetzten Videosignals S3, und Ausgänge 24 und 26 zur Erzeugung jeweils eines getrennten und rauschverminderten Luminanz- Ausgangssignals S14 und eines getrennten und rauschverminderten Chrominanz-Komponenten-Video-Ausgangssignals S13. Die Komponenten S14 und S13 werden einer Luminanz/Chrominanz-(Y/C)- Verarbeitungs- und Matrixeinheit 16 zugeführt, die übliche Funktionen liefert, wie Helligkeits- und Kontraststeuerung, Farbton- und Sättigungssteuerung und dergl. und ein RGB-Komponenten- Video-Ausgangssignal für die Bildröhren-Anzeigeeinheit 18 erzeugt.
Die Signaltrennungs- und Rauschverminderungseinheit 20A ist bei diesem Beispiel der Erfindung von digitalem Aufbau und enthält einen Analog/Digital-Konverter 23, der mit dem vierfachen Hilfsträgertakt 25 getaktet wird (d. h. 4-fsc-Abtastung), um das zusammengesetzte Videosignal S3 in digitale Form (S4) mit einer Auflösung von beispielsweise acht Bits pro Abtastung umzuwandeln. Es sei bemerkt, daß die Erfindung auch unter Verwendung von analogen Komponenten praktiziert werden kann, und wenn eine analoge Verarbeitung erfolgt, können der Taktgeber 25 und der Konverter 23 entfallen. Auch bei diesem Beispiel der Erfindung wird angenommen, daß die Y/C-Verarbeitungs- und Matrixschaltung von digitaler Art ist, und aus diesem Grunde werden keine Digital/Analog-Konverter für die Komponenten-Ausgangssignale S13 und S14 benötigt. Solche Ausgangs-Konverter können natürlich hinzugefügt werden, wenn die Verarbeitungs- und Matrixschaltung von der analogen Art sind, die analoge Eingangssignale benötigt.
Für Videosignale der NTSC-Norm erzeugt die Verwendung einer 4-fsc-Abtastrate ein Signal, das 910 Abtastungen pro horizontale Zeile und 4 Abtastungen pro vollständige (360º)-Farb- Hilfsträgerperiode hat, die zwei Taktimpulsen oder Abtastungen pro Halbperiode (180º) des Farb-Hilfsträgers entspricht. Diese Parameter sollten in geeigneter Weise in den Fällen eingestellt werden, in denen eine andere Abtastrate gewählt wird (z. B. einer Rate von 3-fsc oder dem Dreifachen der Farb-Hilfsträgerfrequenz) oder wenn das Signal S3 vom PAL-Übertragungs-Format ist und eine unterschiedliche Zeilenrate und Farb-Hilfsträgerfrequenz hat.
Nach Umwandlung in digitale Form wird das zusammengesetzte Videosignal S4 durch eine Addierschaltung 34 mit einem Rauschverminderungssignal S5 kombiniert, um dadurch ein rauschvermindertes erstes Videosignal S6 zu bilden. Dann wird das Signal S6 einer Mehrfach-Verzögerungsschaltung zugeführt, die Verzögerungseinheiten 38, 42 und 40 umfaßt, die in der angegebenen Reihenfolge in Kaskade geschaltet sind. Die Einheit 38 erzeugt eine Verzögerung von einer horizontalen Zeile weniger einer halben Periode der Zeitdauer des Farb-Hilfsträgers. In Form von digitalen Abtastungen entspricht diese Verzögerung 910 Abtastungen (volle Zeile) minus zwei Taktperioden (180º) für eine Gesamt-Zeitverzögerung in der Einheit 38 von 908 Abtastungen oder Taktperioden. Beide Einheiten 42 und 40 haben Zeitverzögerungen von einer halben Periode des Farb-Hilfsträgers, die für diese digitale Ausführungsform mit der gegebenen (4-fsc)- Abtastrate jeweils zwei Taktperioden entspricht. Da die Verzögerungseinheiten 38, 42 und 40 in Kaskade geschaltet sind, sind die Gesamt-Verzögerungen 908 Takte, 910 Takte und 912 Takte. Die so durch die Einheiten 38, 42 und 40 erzeugten Mehrfach- Verzögerungen entsprechen den Mehrfach-Zeitperioden von (i) einer Zeile weniger einer halben Farbperiode, (ii) einer genauen Zeile und (iii) einer Zeile plus einer halben Farbperiode. Die verzögerten Signale werden jeweils als Videosignale S7, S8 und S9 identifiziert.
Nach Bildung der oben beschriebenen Mehrfach-Verzögerungen wird von der kürzesten S7 und der längsten S9 in einem Durch schnittsbildner 36 der Durchschnitt gebildet, um ein Durchschnittssignal S10 zu erzeugen. Der Durchschnittswert des Signals S10 ist gleich der Summe der Signale S9 und S7 geteilt durch 2 (z. B. [S7+S9]/2). Fig. 5 und 6 sind Beispiele von geeigneten analogen und digitalen Signal-Durchschnittsbildnern. In Fig. 5 werden die analogen Signale S7 und S9 in einer Summierungsschaltung 500 kombiniert, deren Ausgang in einer Dämpfungsschaltung 502 um 6 Dezibel gedämpft wird. Fig. 6 ist gleich mit der Ausnahme, daß die Signale digital sind und in einer digitalen Addierschaltung 600 addiert und in einer Divisionsschaltung 602 durch 2 geteilt werden. Eine praktische Angelegenheit ist dabei, daß die Division durch 2 in der binären Digitalverarbeitung keine "Hardware" benötigt. Alles was benötigt wird, ist eine Ein-Bit-Verschiebung des binären Punktes, die durch Abfall des LSB-Ausgangs der Addierschaltung (LSB = am wenigsten bedeutsames Bit) bewirkt werden kann.
Das von dem Durchschnittsbildner 36 erzeugte Durchschnittssignal S10 wird dazu verwendet, das Video-Rauschverminderungssignal S5 durch subtraktive Kombination des zusammengesetzten Video-Eingangssignals S4 mit dem Durchschnittssignal S10 in einer Subtraktionsschaltung 30 zu bilden und das resultierende Differenzsignal S11 mit einem Begrenzer 12 zu begrenzen. Fig. 8 und 9 sind Beispiele von geeigneten Begrenzer-Übertragungsfunktionen.
In Fig. 8 besitzt der Begrenzer 32 eine lineare Übertragungsfunktion 802 (d. h. einen konstanten Gewinn) zwischen dem negativen Begrenzungspegel 800 und dem positiven Begrenzungspegel 804 des Ausgangssignals S5. Der Verlauf "m" des linearen Bereiches wird so ausgewählt, daß er kleiner als 1 (m< 1) ist, um eine Konvergenz zu null bei Fehlen eines Eingangssignals sicherzustellen, was später erläutert wird. Ein bevorzugter Gewinnbereich liegt zwischen 0,5 und 0,9. Der höhere Gewinn führt zu einer Durchschnittsbildung von mehr Pixeln und somit zu mehr Rauschverminderung aber zu erhöhter Verzögerung oder Adaption bei Änderungen des Szeneninhalts. Der niedrigere Gewinn sorgt für ein schnelleres Ansprechen auf Kosten davon, daß von weniger Pixeln der Durchschnitt für Zwecke der Rauschverminderung gebildet wird. Der bevorzugte Bereich von 0,5< m< 0,9 stellt einen gewünschten Kompromiß zwischen Rauschverminderungswirksamkeit und Ansprechempfindlichkeit auf Szenenänderungen dar.
Fig. 9 veranschaulicht eine bevorzugte Begrenzungs- Übertragungsfunktion, die eine "tote Zone" oder einen "Entkernungs"-Bereich 904 zwischen den linearen Bereichen 902 und 906 der Begrenzungs-Übertragungsfunktion enthält. Wie bei dem Beispiel von Fig. 8 sind die Verläufe ("m"-Werte) der linearen Segmente 902 und 906 der Übertragungsfunktion kleiner oder gleich 1 und liegen vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,0. Vorteilhafterweise liefert der Entkernungsbereich 904 eine weitere Verbesserung der Rauschimmunität zusätzlich zu den zuvor bei der Diskussion des Gesamtsystems erörterten vertikalen und horizontalen Rauschverminderungseffekte. Im wesentlichen unterdrückt der "Entkernungs"-Bereich kleine Signalstörungen und hält somit solche "feine Einzelheiten" oder Rauschen davon ab, in der Rekursivfilterschleife zu rezirkulieren.
Das Entkernungsmerkmal kann dem Beispiel von Fig. 1 entweder durch direkte Ausführung in dem Begrenzer oder durch Verbindung des Begrenzers in Kaskade mit einem Entkerner hinzugefügt werden. Die letztere Lösung ist in Fig. 10A dargestellt, wo der Entkerner 1000 in Reihe mit dem Begrenzer 1002 geschaltet ist. Die Option einer unmittelbaren Ausführung einer Entkernung in dem Begrenzer kann, wie in Fig. 10B dargestellt ist, durch Verwendung eines ROM (nur Lesespeicher) 1004 für den Begrenzer und Speicherung der Übertragungsfunktion von Fig. 9 in dem ROM ausgeführt werden.
Im Betrieb des insoweit erörterten Teils des Separators 20A stellt der Ausgang S11 der Subtraktionsschaltung 30 die Differenz zwischen dem Video-Eingangssignal S4 und dem rauschverminderten und einer Durchschnittsbildung unterworfenen Videosignal S10 der vorhergehenden Zeile dar. Demzufolge sind die kohärenten Signalkomponenten von S4 und S10 bestrebt, sich auszulöschen, und die Differenz zwischen den entsprechenden Rauschkomponenten von S4 und S10 erscheint als S11 am Ausgang der Subtraktionsschaltung. Die Phase dieses Rausch-Differenzsignals ist entgegengesetzt zu dem des Eingangssignal-Rauschsignals aufgrund der Subtraktion, und wenn somit S11 schließlich in der Addierschaltung 34 zu S4 addiert wird, gibt es eine Verminderung des S6- Rauschpegels. Das rauschverminderte Signal S6 wird um eine Zeile verzögert und rückgekoppelt, um S10 zu bilden, und der Rauschverminderungsprozeß wiederholt sich rekursiv mit zusätzlicher Rauschentfernung für jede neu empfangene Zeile. Um sicher zustellen, daß das rezirkulierende Videosignal S10 sich eventuell auf null vermindert, wenn das Eingangssignal S4 auf null geht, wird die Verstärkung des Begrenzers 32 so gewählt, daß sie kleiner als 1 ist, wie oben erwähnt.
Die Hauptfunktion des Begrenzers 32 ist die Minimierung der Wirkungen des Rauschverminderungssystems auf die vertikalen Einzelheiten des rauschverminderten Signals S6. Es sei daran erinnert, daß die Subtraktionsschaltung 30 ein vorhandenes Pixel mit einem Pixel vergleicht, von dem eine Zeile vorher der Durchschnitt gebildet wurde. Wenn es eine horizontale Zeile in dem angezeigten Bild gibt, unterscheiden sich Pixel auf beiden Seiten der Zeile stark in der Amplitude, und das Differenzsignal S11 ist vielmal so groß wie die Rausch-Differenzkomponente, die es darstellen soll. Der Begrenzer 32 verhindert, daß große Werte des Signals 11 die Addierschaltung 34 erreichen. Der Begrenzungspegel ist jedoch hoch genug, um Rauschen durch die Addierschaltung 34 hindurchzulassen, damit die Rauschverminderung bewirkt wird. Veranschaulichenderweise ist für diesen Zweck ein Begrenzungspegel im Bereich von gerade einigen IRE-Signalpegeleinheiten erwünscht. Es wurde in visuellen Tests gefunden, daß begrenzende Pegel um 2 oder 3 IRE-Einheiten eine angemessene Rauschverminderung mit annehmbaren geringen sichtbaren Artefakten liefern.
Zusätzlich zur Begrenzung des Rauschverminderungssignals S5, wie oben erwähnt, wurde es als erwünscht gefunden, auch das Rauschverminderungssignal wie zuvor in Verbindung mit Fig. 9, 10A und 10B erwähnt, zu entkernen. Das Entkernen verhindert vorteilhafterweise die Entfernung von vertikalen Einzelheiten mit niedriger Amplitude von angezeigten Bildern, indem der Durchlaß von kleinen Werten des Differenzsignals S11 blockiert wird. Ein für diesen Zweck geeigneter Entkernungspegel muß kleiner als der Wert des Begrenzungspegels sein. Veranschaulichenderweise wurde ein Entkernungspegel von etwa 1 IRE-Einheit als angemessen (oder 1 oder 2 LSBs in einem digitalen System) bei der Begrenzung in einem Bereich von 2 oder 3 IRE-Einheiten gefunden.
Der Durchschnittsbildner 36 bildet einen wichtigen Teil der rekursiven Rauschverminderungsschleife insoweit, als er die Phase der Chrominanzkomponente bestimmt, die innerhalb der rekursiven (Rückkopplungs)-Schleife rezirkuliert wird, um es zu ermöglichen, daß das Rauschverminderungssystem bei zusammengesetzten Videosignalen verwendet wird. Es sei daran erinnert, daß der Gegenstand der vorliegenden Erfindung darin besteht, zusammengesetzte Videosignale gleichzeitig zu trennen und im Rauschen zu vermindern. Bei zusammengesetzten NTSC-Videosignalen gibt es jedoch keine ganzzahlige Beziehung von Farbperioden pro Zeile. Wenn daher das Rückkopplungssignal S10 um genau eine Zeile mit einer üblichen 1-H-Verzögerung verzögert würde, würde die Farbphase in dem Rückkopplungssignal umgekehrt, wodurch ein Chroma mit niedrige Amplitude bewirkt würde, um den Begrenzer in die Begrenzung zu steuern, selbst wenn keine vertikale Einzelheit vorhanden ist.
Im Hinblick auf das Vorhergesagte wird eine Korrektur in der Farbphase des Rückkopplungssignals S10 vorgenommen, indem der Durchschnitt einer kurzen Zeile (d. h. einer Zeile weniger einer halben Farbperiode) mit einer längeren Zeile (d. h. einer Zeile plus einer halben Farbperiode) vorgenommen wird. Das resultierende Signal S10 wird im Durchschnitt um eine Zeile verzögert, was für eine gute rekursive Rauschverminderung erforderlich ist, und die Durchschnittsbildung hat eine Farbphase in dem Rückkopplungssignal erzeugt, die die Farbphase des ankommenden Signals anpaßt. Demzufolge wird die Farbkomponente des Signals ebenso wie die Luminanzsignal-Komponente im Rauschen vermindert.
Ein weiterer Vorteil der Durchschnittsbildung von langen und kurzen Zeilen zur Erzeugung des zeilenverzögerten Rückkopplungssignals S10 besteht darin, daß ein Horizontalfilter durch die beiden Halb-Perioden-Verzögerungen und den Durchschnittsbildner 36 gebildet wird. Dies dient zur Entfernung von zusätzlichem Hochfrequenzrauschen. Somit wird das Rauschen durch Filterung in zwei räumlichen Dimensionen, horizontal durch den Durchschnittsbildungsprozeß und vertikal durch die Rekursivfilterung vermindert.
Die verbleibenden Elemente des Separators 20A in Fig. 1 umfassen zwei Subtraktionsschaltungen 50 und 56 und ein Chroma- Bandpaßfilter 52, die eine "Kombinationsschaltung" bilden. Dies ist der Ausgangsteil des Separators, der das von der Addierschaltung 34 erzeugte rauschverminderte Videosignal S6 mit dem rauschverminderten und um eine Zeile verzögerten Videosignal S8 kombiniert, das am Ausgang der Halb-Perioden-Verzögerungseinheit 42 erzeugt wird, um die getrennten Luminanz- und Chrominanz- Signalkomponenten S14 und S13 zu erzeugen. Genauer gesagt wird das um eine Zeile verzögerte Signal S8 von dem Signal S6 in der Subtraktionsschaltung 50 subtrahiert, und das resultierende Differenzsignal wird in dem Chroma-Bandpaßfilter 52 bandpaßgefiltert, um die getrennte Chrominanzkomponente S13 zu erzeugen.
Die Zeilenverzögerung 38, die Halb-Perioden-Verzögerung 240, die Subtraktionsschaltung 50 und das Chroma-Bandpaßfilter 52 bilden ein 1-H-(Ein-Zeilen)-Chrominanz-Kammfilter, das das getrennte rauschverminderte Chrominanzsignal S13 - wie oben erwähnt - erzeugt. Der Amplitudenverlauf oder die Übertragungsfunktion für dieses Filter ist in Fig. 4 durch die Amplitudencharakteristik 402 veranschaulicht. Die Breite des Durchlaßbandes des Chrominanzsignals wird durch das Bandpaßfilter 52 bestimmt. Innerhalb des Chrominanz-Durchlaßbandes werden die periodischen Amplitudenspitzen mit Frequenzen erzeugt, die ungeradzahlige Vielfache der halben Horizontal-Zeilenrate sind.
Die getrennte Luminanzkomponente S14 wird durch die Subtraktionsschaltung 56 erzeugt, die die getrennte Chrominanzkomponente S13 von dem rauschverminderten unverzögerten Videosignal S6 subtrahiert. Wie in Fig. 4 durch den Amplitudenverlauf 400 dargestellt ist, erzeugt dies einen Amplitudenverlauf mit einem Gewinn von eins für alle Luminanzkomponenten unterhalb des unteren Bandrandes des Chromafilters 52 und erzeugt einen Verlauf in dem Luminanzsignal, der durch den gesamten Frequenzbereich des Bandpaßfilters 52 kammgefiltert wird. Die Spitzen des Luminanzverlaufs treten bei Vielfachen der horizontalen Zeilenrate auf und stimmen mit den Tälern des Chrominanzsignalverlaufs überein, wie durch die Kurven 400 und 402 dargestellt ist.
Fig. 2 veranschaulicht eine Abwandlung des Separators 20A in dem Beispiel von Fig. 1, bei dem eine unterschiedliche topologische 1-H-Kammfilter-Konfiguration verwendet wird, um die Ausgangssignale S6 der Addierschaltung 34 mit dem Ausgangssignal S8 der Halb-Perioden-Verzögerungseinheit 42 zu kombinieren, um die getrennten Ausgangssignale S13 und S14 zu bilden. Wie erläutert wird, sind die resultierenden rauschverminderten kammgefilterten Verläufe für Luma und Chroma die gleichen wie in Fig. 4 für die Ausführungsform von Fig. 1 dargestellt sind, selbst, obwohl in dem Beispiel von Fig. 2 die Luma-Komponente über das gesamte Luminanzsignalband als Zwischenschritt in der Verarbeitung kammgefiltert wird.
Genauer gesagt werden im Separator 20B von Fig. 2 die das Ausgangssignal kombinierenden Elemente 50, 52 und 56 von Fig. 1 durch zwei Addierschaltungen 200 und 206, eine Subtraktionsschaltung 202, ein Tiefpaßfilter 204 und ein Chroma- Bandpaßfilter 208 ersetzt. Das getrennte Chrominanzsignal wird auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel von Fig. 1 erzeugt, nämlich die Subtraktionsschaltung 202 subtrahiert das zeilenverzögerte rauschverminderte Signal S8 von dem unverzögerten rauschverminderten Signal S6, und das resultierende Signal S12 wird von dem Filter 208 bandpaßgefiltert, um das getrennte rauschverminderte Chrominanzsignal S13 zu erzeugen. Die Filterkurve wird in Fig. 4 durch den Verlauf 402 dargestellt und ist gleich wie in dem vorhergehenden Beispiel.
Der Unterschied zwischen den Separatoren 20A und 20B in Fig. 1 und 2 besteht in der Trennung der Luminanzsignalkomponente. Es sei daran erinnert, daß im Separator 20A von Fig. 1 die Luminanzkomponente durch Subtraktion des getrennten Chrominanz- Ausgangssignals S13 von dem unverzögerten rauschverminderten zusammengesetzten Videosignal S6 erhalten wurde, das den Kammfilterverlauf 400 von Fig. 4 erzeugt. Im Separator 20B von Fig. 2 wird die Luminanzkomponente durch die Addierschaltung 200 getrennt, die das zusammengesetzte Videosignal S6 zu dem zeilenverzögerten zusammengesetzten Videosignal S8 addiert. Dies bildet ein Zeilen-Kammfilter, in dem das resultierende Luminanzsignal S15 über seine vollständige Bandbreite kammgefiltert wird.
Da der Luminanzbereich unterhalb des Chromabandes vertikale Einzelheiten übermittelt, fehlen in dem kammgefilterten Luminanzsignal S15 vertikale Einzelheiten. Die kammgefilterten vertikalen Einzelheiten sind jedoch am Ausgang der Subtraktionsschaltung 202 verfügbar, und sie werden von der Chrominanzkomponente mittels eines Tiefpaßfilters 204 getrennt, das Signalkomponenten unterhalb des Chrominanzbandes durchläßt. Das resultierende Signal S16 mit vertikalen Einzelheiten wird in dem Luminanzsignal mittels der Addierschaltung 206 wiederhergestellt, wodurch die wegen der Kammfilterung am Ausgang der Addierschaltung 200 verlorenen vertikalen Einzelheiten ersetzt und das getrennte Luminanz-Video-Ausgangssignal S14 erzeugt wird. Wie in Fig. 4 durch den Luma-Verlauf 400 dargestellt ist, wird die Luminanzkomponente nur im oberen Bereich im Chromaband kammgefiltert, und es gibt keinen Verlust an vertikalen Einzelheiten. Wie zuvor erwähnt wurde, ist dies dasselbe Gesamtergebnis, das in dem Beispiel des Separators 20A erzielt wird, jedoch mit einer unterschiedlichen Schaltungs-Topologie.
Bei den obigen Beispielen von Fig. 1 und 2 wurde gezeigt, daß Verzögerungen 38 und 42 100% der Verzögerung liefern, die für die Signaltrennung erforderlich ist, und 99,78% der Verzögerung, die für die vertikale und horizontale Rauschverminderung erforderlich ist (d. h. 910 von 912 Taktperioden der Verzögerung). Demzufolge benötigt durch "gemeinsame Nutzung" dieser beiden besonderen Schaltungselemente die Hinzufügung der Rauschverminderung zu einer 1-H-Kammfilterung (wie in Fig. 1 und 2 dargestellt) nur zwei zusätzliche Taktverzögerungen von den 910, die sonst für die Ein-Zeilen-Kammfilter-Signaltrennung benötigt würden. Somit kann man im Sinne von Videosignal- Speichererfordernissen die Rauschverminderung zu Ein-Zeilen- Kammfilter-Separatoren mit den bescheidensten Speicherkosten hinzufügen, da nur etwa zwei Zehntel von einem Prozent (d. h. 0,2%) mehr Speicherung (Verzögerung) als für eine Ein-Zeilen- Kammfilter-Trennschaltung ohne Rauschverminderung benötigt wird.
Wie zuvor erläutert wurde, liefern 2-H-Kammfilter- Separatoren eine wirksamere Trennung mit weniger sichtbaren Artefakten im Vergleich zu Ein-Zeilen-Kammfilter-Separatoren. Bei dem Beispiel von Fig. 3, das nun erläutert wird, wird gezeigt, daß die Vorteile der Rauschverminderung und der Zwei-Zeilen- Kammfilter-Trennung mit sogar höherem Speichervermögen erzielt werden können. Insbesondere sind für den dargestellten 2-H- Kammfilter-Separator bei Abtastung mit einer angenommenen Rate des Vierfachen der Farb-Hilfsträgerfrequenz 1820 Pixel oder Taktperioden an Verzögerung für Zeilen-Kammfilterzwecke erforderlich, und sechs Pixel an Verzögerung werden für die "Kreuzgradient"-Verarbeitung verwendet, was eine Gesamtzahl von 1826 Pixeln für die Kammfilter-Trennfunktion ohne Rauschverminderung bedeutet. Mit Rauschverminderung sind nur zwei zusätzliche Pixel an Verzögerung (zeitlich einer Hälfte einer Farbperiode entsprechend) gegenüber den 1826 erforderlich, die für die 2-H-Trennung benötigt werden.
Bei dem Separator 20C in Fig. 3 wird das rauschverminderte zusammengesetzte Videosignal S6 mit dem zeilenverzögerten rauschverminderten zusammengesetzten Videosignal S8 kombiniert, um getrennte Signalkomponenten S13 und S14 mittels der Elemente 302 bis 318 zu bilden. Als kurzer Überblick bilden diese Elemente tatsächlich ein adaptives Kammfilter, das ein gegebenes Pixel mit einer "Mischung" von Pixeln einer früheren Zeile und einer späteren Zeile kombiniert. Die "Mischung" der Pixel wird ihrer seits durch eine Schalter-Steuereinheit 308 gesteuert, die Diagonalen einer Gruppe von Pixeln (siehe Fig. 11) analysiert, um ein Chrominanzsignal S21 zu erzeugen, das weniger sichtbare Artefakte hat. Das Luminanzsignal S14 wird durch Subtraktion des wiedergewonnenen Chrominanzsignals S21 von dem um eine Zeile verzögerten rauschverminderten zusammengesetzten Videosignal S8 getrennt. Die Steuerung der Mischung erfolgt durch diagonale Gradientenmessungen oder "Kreuzgradienten" von Zeile zu Zeile, wie im US-Patent 4,786,963 von McNeely und Willis beschrieben ist. Der Vollständigkeit halber zeigt Fig. 12 Einzelheiten des Schalters von McNeely et al. oder des "Mischungs"- Steuersignalgenerators.
In Fig. 3 wird das von der Addierschaltung 34 erzeugte zusammengesetzte rauschverminderte Videosignal S6 und das um eine Zeile verzögerte zusammengesetzte rauschverminderte Videosignal entsprechenden Bandpaßfiltern 306 und 312 zugeführt, die Bandbreiten einschließlich des Chrominanz-Signalbandes (wie dargestellt 1,0 bis 4,2 MHz) haben. Das Filter 306 erzeugt somit ein bandbegrenztes Signal Bb entsprechend der unteren Zeile von Pixeln g, h und i in Fig. 11. Das Filter 302 erzeugt Pixel entsprechend d, e und f, die eine Zeile früher als die Zeile n auftreten und bildet somit die mittlere Zeile oder das Mb-Signal. Um die Pixel A, b und c für die Zeile n-2 (die obere Zeile von Fig. 11) zu erzeugen, wird das Signal Mb des Filters 302 um eine volle Zeile in einer Zeilenverzögerungseinheit 304 verzögert.
Das getrennte Chrominanzsignal wird mittels einer Subtraktionsschaltung 312 gebildet, die entweder das Signal Tb der oberen Zeile oder das Signal Bb der unteren Zeile oder eine Mischung von beiden von dem Signal Mb der mittleren Videozeile subtra hiert, um so ein adaptives Kammfilter zu bilden. Die Adaption dieses Filters wird durch eine Schalter-Steuereinheit 308 gesteuert, die die Signale Tb, Mb und Bb empfängt, ihre diagonalen Differenzen analysiert und ein Steuersignal K zur Steuerung des Mischschalters 310 zu steuern, Kurz gesagt analysiert die Steuereinheit 308 die Pixel "a - i", um die beste Kombination von Zeilen N und N-2 zum Kombinieren mit der Zeile N-1 zu finden, um so sichtbare Artefakte wie hanging dots zu vermindern. In der McNeely et al.-Vorrichtung wird diese Analyse auf diagonale Messungen der in Fig. 11 dargestellten neun Pixel a - i mittels eines in Fig. 11 dargestellten und später erläuterten Prozessors gestützt. Die durch die Einheit 308 vorgesehene Bildanalyse wird durch die folgenden drei Beziehungen beschrieben:
XU - MAX { ABS(a-f) · ABS(c-d) } (1)
XL = MAX { ABS(d-i) · ABS(f-g) } (2)
K = XL/[+ XU] (3)
Im obigen Ausdruck (1) wird XU als ein "oberer Kreuzgradient" definiert, und unter Bezugnahme auf Fig. 11, Zeilen N-2 und N-1 ist dieser Gradient gleich dem Maximum (MAX) von zwei Funktionen, nämlich dem absoluten Wert der Pixeldifferenz a-f und dem absoluten Wert der Pixeldifferenz c-d. Diese Funktion ordnet mit anderen Worten den größten der beiden diagonalen Gradienten a-f und c-d, die zwischen der oberen und mittleren Zeile N-2 bzw. N-1 auftreten, einen Wert zu.
In dem obigen Ausdruck (2) wird XL als ein "unterer Kreuzgradient" definiert, und unter Bezugnahme auf Fig. 11 Zeilen N-1 und N ist dieser Gradient gleich dem maximalen (MAX) Wert von zwei Funktionen, nämlich dem absoluten Wert der Pixeldifferenz d-i und dem absoluten Wert der Pixeldifferenz f-g. Diese Funktion ordnet in anderen Worten dem größten der diagonalen Gradienten d-i und f-g, die zwischen der mittleren Zeile N-1 und der unteren Zeile N auftreten, einen Wert zu.
Die Misch-Entscheidung wird gemäß der Gleichung 3 getroffen, die vorsieht, daß K, das Steuersignal, gleich dem Wert des unteren Kreuzgradienten geteilt durch die Summe der beiden Kreuzgradienten ist. Wenn beispielsweise XL null ist (was keine Differenz zwischen der mittleren und unteren Zeile anzeigt), und XU nicht null ist, dann ist K gleich null und bewirkt, daß der Schalter 310 das Signal Bb der unteren Zeile für die Subtraktion von dem Signal der mittleren Zeile in der Subtraktionsschaltung 312 auswählt und dadurch das kammgefilterte Chromasignal S21 erzeugt (nach Skalierung mit vom Teiler 314 erzeugten 6 dB).
Wenn umgekehrt der niedrigere Gradient XL nicht null und der obere Gradient null ist, wird K gleich eins oder "1". Dies zeigt an, daß die obere und mittlere Zeile eine bessere Wahl für die Kammfilterung bilden würden als die mittlere und die untere Zeile, und somit wählt der Schalter 310 das Signal Tb der oberen Zeile für die Zuführung zur Subtraktionsschaltung 312 aus.
Ein dritter Zustand tritt auf, wenn weder XL noch XU null ist. Für diesen Fall bewirkt die Schalter-Steuereinheit 308, daß der Schalter 310 die obere und untere Zeile gemäß Gleichung (3) mischt und hierdurch das Signal favorisiert, das die geringste Differenz von Zeile zu Zeile hat, wodurch minimale sichtbare Artefakte erzeugt werden.
Die Wiedergewinnung der Luminanzkomponente bei dem Beispiel von Fig. 3 wird durch die Subtraktionsschaltung 316 bewirkt, die die getrennte adaptiv kammgefilterte Chrominanzkomponente von dem über die volle Bandbreite rauschverminderten Signal S8 der mittleren Zeile, das von der Halb-Perioden-Verzögerungseinheit 42 geliefert wird, subtrahiert. Da das Chrominanzsignal S21 durch die Filter 302 und 306 in seinem Band auf den 1,0 bis 4,2 MHz-Bereich begrenzt ist, wird die Komponente des Luminanzsignals für die vertikalen Einzelheiten nicht, verschlechtert, da das Signal S14 nicht unter 1,0 MHz kammgefiltert wird. Demzufolge ist keine Wiederherstellung der vertikalen Einzelheiten erforderlich. Da die Bandbreite des Signals S21 etwas breiter als normal ist, ist ein weiteres Bandpaßfilter 318 vorgesehen, um die Chrominanzsignal-Bandbreite auf etwa 3,58 MHz plus oder minus etwa ein halbes MHz zu begrenzen.
Es sei bemerkt, daß die Erzeugung des Steuersignals "K" bei dem Beispiel von Fig. 3 notwendigerweise eine Verarbeitungsverzögerung einführt. Bei der Anwendung der Prinzipien der Erfindung ist es erwünscht, daß diese Verarbeitungsverzögerung durch Einführung ähnlicher Verzögerungen in den Signalwegen kompensiert wird, die zu dem "weichen Schalter" 310 und zu der Subtraktionsschaltung 312 führen. Da die Korrektur der Verarbeitungsverzögerung in dem Chrominanzsignalweg das Chrominanzsignal S13 verzögert, das bei diesem Beispiel für die Erzeugung des Luminanzsignals S14 verwendet wird, kann man eine zusätzliche Kompensationsverzögerung im Luminanzsignalweg hinzufügen, der zu der Subtraktionsschaltung 316 führt, um dadurch eine richtige Luma/Chroma-Deckung sicherzustellen.
Wie zuvor erwähnt wurde, sieht Fig. 12 eine gegenwärtig bevorzugte Ausführung der Schalter-Steuereinheit 308 vor, die die Gleichungen 1, 2 und 3 ausführt. Die Pixel c, f und i werden durch Verzögerung der Signale Tb, Mb und Bb in Zwei-Pixel- Verzögerungseinheiten 1202, 1204 bzw. 1206 gebildet. Die diagonalen Differenzen c-d, a-f, f-g und d-i werden durch Subtraktionsschaltungen 1208, 1210, 1212 bzw. 1214 erzeugt, die d von c, f von a, g von f bzw. i von g subtrahieren. Die absoluten Werte der Ausgänge der Subtraktionsschaltungen werden durch Absolutwert-Schaltungen 1216, 1220, 1222 bzw. 1226 gebildet. Das Signal XU wird durch den Maximum-Wert-Detektor 1218 geliefert, der das Maximum der Ausgänge der Absolutwert-Schaltungen 1216 und 1220 durchläßt. Das Signal XL wird durch den Maximum-Wert-Detektor 1224 erzeugt, der das Maximum der Ausgänge der Absolutwert- Schaltungen 1222 und 1226 durchläßt. Die Gleichung (3) wird durch die Addierschaltung 1228 ausgeführt, die die Maximumwerte addiert, und durch die Teilerschaltung 1232, die den Ausgang der Maximum-Wert-Schaltung 1224 durch den Ausgang der Addierschaltung 1228 teilt, um das Steuersignal "K" zu bilden. Die Tiefpaßfilter 1230 und 1234 beseitigen Hochfrequenzänderungen. Der Betrieb des Kreuzgradienten-Prozessors 308B in dem System von Fig. 3 ist wie zuvor in Einzelheiten bei der Diskussion der Schalter- Steuereinheit 308 und den Ausdrücken 1 bis 3 beschrieben wurde.
Fig. 7 zeigt eine geeignete Ausführung des weichen Schalters 310, der eine Subtraktionsschaltung enthält, die das Signal Bb der unteren Zeile von dem Signal Tb der oberen Zeile subtrahiert. Eine Multiplizierschaltung 704 multipliziert den Ausgang der Subtraktionsschaltung 702 mit dem Steuersignal K, und das Ergebnis wird dem Signal Bb hinzugefügt, um das gemischte Ausgangssignal S20 zu bilden. Wenn im Betrieb K null ist, wird das Signal Bb der unteren Zeile zur Subtraktionsschaltung 312 für die Kammfilterung durchgelassen, um das Chrominanzkomponenten- Ausgangssignal zu bilden. Wenn K gleich eins ist, wird das Signal Bb durch die Subtraktionsschaltung 702 invertiert und so in der Addierschaltung 706 ausgelöscht, wobei das Signal Tb für die obere Zeile zur Kammfilterung in der Subtraktionsschaltung mit dem Signal der mittleren Zeile verbleibt, um das Chrominanzkomponenten-Ausgangssignal S21 zu bilden. Für K-Werte zwischen null und eins werden die Signale der oberen und unteren Zeile im Verhältnis zum Wert von "K" gemischt, so daß S20 gleich K mal Tb plus der Menge (1-K) mal Signal Bb ist.
Fig. 13 veranschaulicht eine Abwandlung des Separators von Fig. 1, die eine Alternative zur Gewinnung des Differenzsignals S11 aus dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal S4 und dem Durchschnitts-Rückkopplungssignal S10 vorsieht. Es sei daran erinnert, daß in dem Beispiel von Fig. 1 das Signal S11 durch die Subtraktionsschaltung 30 gewonnen wurde, die das zusammengesetzte Video-Eingangssignal von dem Durchschnittssignal S10 subtrahiert. Bei der modifizierten Schaltung von Fig. 13 sind die Eingangsanschlüsse der Subtraktionsschaltung 30 umgekehrt. Demzufolge wird in diesem Beispiel das Differenzsignal S11 durch Subtrahieren des Durchschnittssignals S10 von dem zusammengesetzten Videosignal S4 gewonnen. Da die vorangehende Änderung das Signal S11 und das begrenzte Signal S5 wirksam invertiert, ist eine zweite Inversion vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Phase des Rauschverminderungssignals relativ zu dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal von richtiger Polarität ist, um eine Rauschverminderung zu bewirken, wenn das Rauschverminderungssignal mit dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal S4 kombiniert wird, um das rauschverminderte Videosignal S6 zu erzeugen.
Diese Funktion wird bei dem Beispiel von Fig. 13 dadurch bewirkt, daß die Addierschaltung 34 von Fig. 1 durch eine Subtraktionsschaltung 1300 ersetzt wird. Die Subtraktionsschaltung ist so angeschlossen, daß sie das begrenzte Differenzsignal S5 von dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal subtrahiert. Vorteilhafterweise bilden diese Abwandlungen nützliche topologische Alternativen für den Entwicklungsingenieur, um das Rauschverminderungssignal ohne Änderung der Gesamtfunktion der abgewandelten Schaltung zu bilden.
In der vorangehenden Beschreibung wurde der Begriff "Farbperiode" überall verwendet, um eine Zeitperiode darzustellen, die gleich einer vollständigen Periode des Chrominanzsignal- Hilfsträgers ist. Diese Zeitperiode entspricht zwei Pi Radian oder 360º Drehung elektrisch. Demzufolge entspricht der Begriff "eine halbe Farbperiode" der Zeitlänge für den Farb-Hilfsträger, um Pi Radian an Drehung zu durchlaufen oder 180º elektrisch. Für digitale Systeme, die mit einer Rate abgetastet werden, die das Vierfache des Farb-Hilfsträgers ist, entspricht eine Farbperiode einer Zeitperiode von vier Bildelementen ("Pixel"), und eine halbe Farbperiode entspricht einem Zeitintervall von zwei Pixeln. Die Abtastung mit einer Rate, die gleich dem Vierfachen des Farb-Hilfsträgers ist, wird in digitalen Systemen wegen der relativen Leichtigkeit bevorzugt, daß Verzögerungen einer halben Farbperiode erzielt werden können (2 Pixel = 0,5 Farbperioden). Digitale Ausführungsformen der Erfindung können jedoch mit anderen Abtastraten durch Verwendung von Interpolation realisiert werden, um Halbperioden-Verzögerungen zu erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Rauschverminderung und zur Trennung von Komponenten eines zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4), umfassend:

Kombinieren (34) des zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4) mit einem Rauschverminderungssignal (S5), um ein ersten rauschvermindertes Videosignal (S6) zu bilden; ferner umfassend:

Verzögern (38, 42, 40) des ersten rauschverminderten Signals (S6), um ein erstes verzögertes Videosignal (S7), das eine Verzögerung von einer Zeile minus einer halben Farbträger- Periode hat, ein zweites verzögertes Videosignal (S8), das eine Verzögerung von einer Zeile hat, und ein drittes verzögertes Videosignal (S9), das eine Verzögerung von einer Zeile plus einer halben Farbträger-Periode hat, zu bilden;

Bilden des Rauschverminderungssignals (S5) durch Kombinieren (30) des zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4) mit dem ersten (S7) und dem dritten (S9) verzögerten Videosignal; und

Kombinieren (50, 52, 56) des ersten rauschverminderten Videosignals (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S8), um getrennte und rauschverminderte Chrominanz- und Luminanzkomponenten-Ausgangssignale (S13, S14) zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt zur Bildung des Rauschverminderungssignals umfaßt:

Durchschnittsbildung (36) von dem ersten und dem dritten verzögerten Videosignal; und

Bilden (30) eines Differenzsignals (S11) zwischen dem resultierenden Durchschnittssignal (S10) und dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal (S4).

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Kombinationsschritt (34) zur Bildung des ersten rauschverminderten Videosignals (S6) wahlweise umfaßt:

(i) Addieren (34) des zusammengesetzten Video- Eingangssignals (S4) zu dem Rauschverminderungssignal (S5) oder

(ii) Subtrahieren (1300) des Rauschverminderungssignals (S5) von dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal (S4).

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt zur Bildung des Rauschverminderungssignals (S5) umfaßt:

Durchschnittsbildung von dem ersten (S7) und dem dritten (S9) verzögerten Signal, um ein Durchschnittssignal (S10) zu erzeugen; und

Bilden (30) eines Differenzsignals (S11) zwischen dem Durchschnittssignal (S10) und dem zusammengesetzten Video- Eingangssignal (S4); und

Begrenzen (32) des Differenzsignals (S11).

5. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend:

Entkernung (1000) des Rauschverminderungssignals (S5) vor dessen Kombination mit dem zusammengesetzten Video- Eingangssignal (S4).

6. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zuletzt erwähnte Kombinationsschritt (50, 52, 56) umfaßt:

Kombinieren (50) des ersten Videosignals (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S8), um die rauschverminderte Chrominanz-Komponente (S13) des Video-Ausgangssignals zu erzeugen; und

Subtrahieren (56) des rauschverminderten und getrennten Chrominanz-Komponenten-Signals (S13) von dem ersten Videosignal (S6), um das rauschverminderte und getrennte Luminanz- Komponenten-Signal (S14) zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zweite Kombinationsschritt umfaßt:

Verzögern (304) des zweiten verzögerten Videosignals (S8) um eine Zeile, um ein viertes verzögertes Videosignal zu bilden;

Kombinieren (310, 312) des ersten Videosignals (S6), des zweiten verzögerten Videosignals (S8) und des vierten verzögerten Videosignals (Tb) als Funktion von Bildeinzelheiten, um das rauschverminderte Chrominanz-Komponenten-Video- Ausgangssignal (S13) zu bilden; und

subtraktives Kombinieren des getrennten und rauschverminderten Chrominanz-Komponenten-Video-Ausgangssignals (S13) mit dem zweiten verzögerten Signal (S8), um das rauschverminderte Luminanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S14) zu bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zweite Kombinationsschritt umfaßt:

Kombinieren (202, 204, 208) des ersten Videosignals (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal, um das rauschverminderte Chrominanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S13) und ein vertikale Einzelheiten enthaltendes Videosignal (S16) zu erzeugen; und

Kombinieren (200) des ersten Videosignals (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S8), um ein Luminanz- Komponenten-Signal zu erzeugen, das verminderte vertikale Einzelheiten (S15) hat; und

Kombinieren (206) des Luminanz-Komponenten-Signals mit den verminderten vertikalen Einzelheiten (S15) mit dem die vertikalen Einzelheiten enthalten Videosignal (S16), um das rauschverminderte Luminnanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S14) zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend:

Bilden des dritten verzögerten Videosignals (S9) durch Verzögern (40) des zweiten verzögerten Videosignals (S8) um eine halbe Farbträger-Periode;

Bilden des zweiten verzögerten Videosignals (S8) durch Verzögern (42) des ersten verzögerten Videosignals (S7) um eine halbe Farbträger-Periode; und

Bilden des ersten verzögerten Videosignals (S7) durch Verzögern (38) des rauschverminderten ersten Videosignals (S6) um eine Zeile minus eine halbe Farbträger-Periode.

10. Vorrichtung zur Rauschverminderung und Trennung von Luminanz- und Chrominanz-Komponenten eines zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4), umfassend:

eine Quelle (12, 14, 23, 25) zur Erzeugung des zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4); und

eine erste mit der Quelle (12, 14, 23, 25) verbundene Kombinationsschaltung (34) zum Kombinieren des zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4) mit einem ihm zugeführten Rauschverminderungssignal (S5), um ein rauschvermindertes erstes Videosignal (S6) zu erzeugen; wobei

eine Verzögerungsschaltung (38, 42, 40) vorgesehen ist, die mit der ersten Kombinationsschaltung (34) verbunden ist, um das rauschverminderte erste Videosignal (S6) zu verzögern, um (i) ein erstes verzögertes Videosignal (S7) mit einer Verzögerung von einer Zeile minus einer halben Farbträger- Periode, (i, i) ein zweites verzögertes Videosignal (S8) mit einer Verzögerung von einer Zeile, und (i, i, i) ein drittes verzögertes Videosignal (S9) mit einer Verzögerung von einer Zeile plus einer halben Farbträger-Periode zu bilden;

eine zweite mit der Quelle (12, 14, 23, 25) und der Verzögerungsschaltung (38, 42, 40) verbundene Kombinationsschaltung (36, 30, 32) vorgesehen ist, um das zusammengesetzte Video- Eingangssignal (S4) mit dem ersten und dem dritten verzögerten Videosignal (S7, S9) zu kombinieren, um das Rauschverminderungssignal (S5) zu bilden; und

eine dritte, mit der ersten und zweiten Kombinationsschaltung (34, 36, 30, 32) verbundene Kombinationsschaltung (50, 52, 56) vorgesehen ist, um das rauschverminderte erste Videosignal (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S8) zu kombinieren, um getrennte und rauschverminderte Chrominanz- und Luminanz-Ausgangssignale (S13, S14) zu bilden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die zweite Kombinationsschaltung (36, 30, 32) umfaßt:

einen Durchschnittsbildner (36), der mit der Verzögerungsschaltung (38, 42, 40) verbunden ist, um den Durchschnitt des ersten und des dritten verzögerten Videosignals (S7, S9) zu bilden; und

eine Subtraktionsschaltung (30), die mit der Quelle (12, 14, 23, 25) und mit dem Durchschnittsbildner (36) verbunden ist, um ein Differenzsignal (S11) zwischen dem resultierenden Durchschnittssignal (S10) und dem zusammengesetzten Video- Eingangssignal (S4) zu bilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste Kombinationsschaltung (34) eine Auswahl umfaßt von:

(i) einer Addierschaltung (34) zum Addieren des zusammengesetzten Video-Eingangssignals (S4) zu dem Rauschverminderungssignal (S5); und

(ii) eine Subtraktionsschaltung (1300) zum Subtrahieren des Rauschverminderungssignals (S5) von dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal (S4).

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die zweite Kombinationsschaltung (36, 30, 32) zur Bildung des Rauschverminderungssignals (S5) umfaßt:

einen Durchschnittsbildner (36) zur Durchschnittsbildung des ersten und des dritten verzögerten Videosignals (S7, S9), um ein Durchschnittssignal (S10) zu erzeugen;

eine Subtraktionsschaltung (30), um ein Differenzsignal (S11) zwischen dem Durchschnittssignal (S10) und dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal (S4) zu bilden; und

einen Begrenzer (32) zur Begrenzung des Differenzsignals (S11).

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend: eine Entkernungsschaltung (1000) zur Anwendung einer Entkernung auf das Rauschverminderungssignal (S5) vor dessen Kombination mit dem zusammengesetzten Video-Eingangssignal (S4).

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die dritte Kombinationsschaltung (Fig. 1; 50, 52, 56) umfaßt:

eine erste Subtraktionsschaltung (50), die mit der ersten Kombinationsschaltung (34) und der Verzögerungsschaltung (38, 42, 40) verbunden ist, um das rauschverminderte erste Videosignal (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S8) zu kombinieren, um das rauschverminderte Chrominanz- Komponenten-Video-Ausgangssignal (S13) zu erzeugen; und

eine zweite Subtraktionsschaltung (56), die mit der ersten Subtraktionsschaltung (50) und der ersten Kombinationsschaltung (34) verbunden ist, um das rauschverminderte und getrennte Chrominanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S13), das von der ersten Subtraktionsschaltung (50) erzeugt wird, von dem rauschverminderten ersten Videosignal (S6) zu subtrahieren, das von der ersten Kombinationsschaltung (34) erzeugt wird, um das rauschverminderte und getrennte Luminanz- Komponenten-Signal (S14) zu erzeugen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die dritte Kombinationsschaltung (Fig. 3; 302, 304, 306, 309, 310, 312, 314, 316, 318) umfaßt:

eine Verzögerungsschaltung (304) zur Verzögerung des zweiten verzögerten Videosignals (S8) um eine Zeile, um ein viertes verzögertes Videosignal (Tb) zu erzeugen;

eine vierte Kombinationsschaltung (308, 310, 312), um das rauschverminderte erste Videosignal (S6), das zweite verzögerte Videosignal (S8) und das vierte verzögerte Videosignal (Tb) als Funktion von Bildeinzelheiten zu kombinieren, um das rauschverminderte Chrominanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S13) zu bilden; und

eine Subtraktionsschaltung (316), um subtraktiv das getrennte und rauschverminderte Chrominanz-Komponenten-Video- Ausgangssignal (S13) mit dem zweiten verzögerten Signal (S8) zu kombinieren, um das rauschverminderte Luminanz- Komponenten-Video-Ausgangssignal (S14) zu bilden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die dritte Kombinationsschaltung (Fig. 2; 200, 202, 204, 206, 208) umfaßt:

eine Subtraktionsschaltung (202) zum Kombinieren des ersten rauschverminderten Videosignals (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S8), um das rauschverminderte Chrominanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S13) und ein Videosignal (S16) mit vertikalen Einzelheiten zu erzeugen;

eine erste Addierschaltung (202) zum Kombinieren des ersten rauschverminderten Videosignals (S6) mit dem zweiten verzögerten Videosignal (S9), um ein Luminanz-Komponenten-Signal zu erzeugen, das verminderte vertikale Einzelheiten (S15) hat; und

eine zweite Addierschaltung (206) zum Kombinieren des von der ersten Addierschaltung (202) erzeugten Luminanz- Komponenten-Signals, das die verminderten vertikalen Einzelheiten enthält, (S15) mit dem Videosignal. (S16), das die vertikalen Einzelheiten enthält, um das rauschverminderte Luminanz-Komponenten-Video-Ausgangssignal (S14) zu bilden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Verzögerungsschaltung (38, 42, 40) umfaßt:

eine erste Verzögerungseinheit (40) zum Empfang des zweiten verzögerten Videosignals (S8), um das dritte verzögerte Signal (S9) durch Verzögerung des zweiten verzögerten Videosignals (S8) um eine halbe Farbträger-Periode zu bilden;

eine zweite Verzögerungseinheit (42) zum Empfang des ersten verzögerten Videosignals (S7), um das zweite verzögerte Videosignal (S8) durch Verzögerung des ersten verzögerten Videosignals (S7) um eine halbe Farbträger-Periode zu bilden; und

eine dritte Verzögerungseinheit (38) zum Empfang des rauschverminderten ersten Videosignals (S6), um das erste verzögerte Videosignal (S7) durch Verzögerung des ersten rauschverminderten Videosignals (S6) um eine Zeile minus einer halben Farbträger-Periode zu bilden.