DE69629423T2

DE69629423T2 - Vorrichtung zur Flimmerreduzierung

Info

Publication number: DE69629423T2
Application number: DE69629423T
Authority: DE
Inventors: Sadayuki Inoue; Naotoshi Maeda; Junji Sukeno; Hiroshi Onishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: EP0751682B1; US5822008A; EP0751682A2; DE69629423D1; DE69633586T2; EP0751682A3; DE69633586D1; EP1307056A1; EP1307056B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abtastumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln eines fortschreitend abgetasteten Videosignals in ein verschachteltes Videosignal und eine Flimmerreduktionsvorrichtung zum Entfernen einer Flimmerkomponente, die in einem eingegebenen Videosignal enthalten ist.
Eine fortschreitende Abtastung wird bei Computermonitoren angewendet, während eine verschachtelte Abtastung in Fernsehgeräten angewendet wird, so dass der obige Typ von Abtastumwandlung benötigt wird, wenn ein von einem Computer ausgegebenes Bild auf einem Fernsehschirm dargestellt wird. Aus dem folgenden Grund wird erwartet, dass dies eine übliche Situation wird.
Der Markt für Personalcomputer expandiert weltweit rasch, aber die meisten Personalcomputer wurden als Geschäftsware erworben, entweder durch Firmen oder durch Individuen. Kürzlich haben Hersteller die Verwendung von Personalcomputern vereinfacht durch Kombinieren des Computers und seiner Tastatur, Zeigervorrichtung, Monitoranzeige, Plattenlaufwerke und anderen Komponenten in eine einzige Einheit, so dass der Benutzer diese Komponenten nicht selbst miteinander verbinden muss, sowie durch Hinzufügen von vorinstallierter Software. Diese Personalcomputer sind jedoch nicht für den Familiengebrauch beabsichtigt, sondern für die Verwendung durch ein einzelnes Individuum, das einem vergleichsweise kleinen Anzeigeschirm zugewandt ist und die Tastatur und die Zeigervorrichtung selbst betätigt. Der Bedarf nach kostengünstigen, leicht zu bedienenden Computern für den Familiengebrauch bleibt unbeantwortet.
Wenn Computer für den Familiengebrauch entwickelt werden, erfordern sie eine große Anzeige, die von der gesamten Familie gleichzeitig betrachtet werden kann, und mit einer Tonausgabe, die von der gesamten Familie gleichzeitig gehört werden kann. D. h., die Anzeigevorrichtung muss ähnlich einem Fernsehbildschirm sein. Der Computer muss auch wie ein Fernsehgerät oder ein anderes audiovisuelles Heimgerät betätigbar sein, beispielsweise durch eine drahtlose Fernbedienung.
Das Vorsehen einer kostengünstigen Anzeige für einen derartigen Computer stellt ein Problem dar, da für eine gegebene Größe ein Computermonitor etwa viermal so teuer ist wie eine Fernsehanzeigevorrichtung. Die am leichtesten verfügbare Lösung für dieses Problem besteht darin, den Computer über eine Vorrichtung mit einem Fernsehgerät zu verbinden, die die fortschreitende Abtastung des Computers in die von dem Fernseh gerät angewendete verschachtelte Abtastung umwandelt. Wenn sich so der Personalcomputer in einen Computer für den Familiengebrauch entwickelt, kann vorhergesagt werden, dass Computerausgangssignale häufig auf Fernsehschirmen dargestellt werden, notwendigerweise mit einer Abtastungsumwandlung.
Es gibt keinen einzelnen Computeranzeige-Standard, aber der Videografikanordnung(VGA)-Standard wird in weitem Umfang verwendet und kann als ein typisches Beispiel genommen werden. Der VGA-Standard spezifiziert die fortschreitende oder fortlaufende Abtastung mit 640 wirksamen Bildelementen oder Pixeln pro horizontaler Abtastzeile und 480 wirksamen horizontalen Abtastzeilen pro Vollbild. Die Abtastgeschwindigkeit ist nicht standardisiert aber beträgt üblicherweise etwa 60 Vollbilder pro Sekunde oder 60 Hertz (60 Hz).
Es gibt auch keinen einzelnen Fernsehstandard, aber die Empfehlung BT.601 (System 525) des Radiokommunikationssektors der International Telecommunications Union (ITU-R) kann als typisch angenommen werden. Dieser Standard spezifiziert 720 wirksame Pixel pro horizontaler Abtastzeile bei einer Abtastgeschwindigkeit von 13,5 Megahertz (13,5 MHz), mit 486 wirksamen Abtastzeilen pro Vollbild. Bei Fernsehsendungen ist jedes Vollbild in zwei verschachtelte Halbbilder unterteilt, enthaltend die geradzahligen bzw. ungeradzahligen Abtastzeilen, und die Abtastgeschwindigkeit beträgt etwa 60 Halbbilder pro Sekunde. Bei dem von der National Television System Committee (NTSC) gesetzten Standard beträgt die Abtastgeschwindigkeit 59,94 Halbbilder pro Sekunde (59,94 Hz).
Ein Grund für eine Vollbildgeschwindigkeit beim fortlaufenden Abtasten und eine Halbbildgeschwindigkeit beim verschachtelten Abtasten von etwa 60 Hertz liegt darin, dass dies die Geschwindigkeit ist, bei der das Flimmern aufhört, lästig zu sein, in dem Bereich von Helligkeitspegeln, die normalerweise auf einem Computermonitor oder Fernsehschirm dargestellt werden.
Da die fortlaufend abgetastete Vollbildgeschwindigkeit des Computers im Wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des verschachtelten Halbbildes des Fernsehgerätes ist, kann eine Abtastumwandlung grundsätzlich durch Dezimierung durchgeführt werden: durch Auslassen der geradzahligen Abtastzeilen in einem Vollbild, der ungeradzahligen Abtastzeilen in dem nächsten Vollbild und abwechselnd so weiter. Dies führt jedoch zu einem schwerwiegenden Flimmerproblem, da vom Computer erzeugte Bilder die Tendenz haben, viele scharfe Kanten und andere feine Einzelheiten zu enthalten. Nach der Abtastumwandlung erscheint eine Einzelheit mit einer vertikalen Ausdehnung von nur einer Abtastzeile nur in jedem zweiten Halbbild und flimmert mit einer Rate von etwa 30 Hertz. Wenn die Einzelheit hell ist, ist dieses Flimmern stark sichtbar und irritierend. Jeder scharfe vertikale Helligkeitsübergang erzeugt ein ähnliches Flimmern.
Ein bekanntes Verfahren zum Herabsetzen des durch die Abtastumwandlung eines computererzeugten Bildes bewirkten Flimmerns ist die Verwendung eines räumlichen Tiefpassfilters, um die höchsten vertikalen räumlichen Frequenzen zurückzuweisen. Z. B. kann ein Filter, das jede horizontale Abtastzeile durch den gewichteten Durchschnittswert dieser Abtastzeile selbst (mit einem Gewicht von 1/2) und der benachbarten Abtastzeilen darüber und darunter (jeweils mit einem Gewicht von 1/4) ersetzt, das Flimmern wirksam eliminieren.
Ein Problem besteht darin, dass, während das Flimmern eliminiert wird, dieses Filter auch die vertikale Auflösung des Bildes verringert, so dass vertikale Einzelheiten verschwimmen. Insbesondere wird computererzeugter Text oft schwierig zu lesen. Es gibt bekannte Verfahren zum Verbessern der vertikalen Auflösung durch Herabsetzung des Grades der Filterung in Bereichen, in denen eine geringe vertikale Hochfrequenzenergie vorhanden ist, oder wo eine Bildbewegung vorhanden ist, aber diese Verfahren versagen bei der Verbesserung der Lesbarkeit von Text, der eine beträchtliche vertikale Hochfrequenzenergie hat und bewegungslos ist.
Es wurden Versuche gemacht, den Verlust der vertikalen Auflösung zu kompensieren durch Expansion von Bildern, in denen ein Text oder andere wichtige Einzelheiten erscheinen. Ein bekanntes Verfahren zum Expandieren eines Bildes kopiert Teile des Eingangssignals zu beispielsweise dem ungeraden Halbbild des Ausgangssignals und konstruiert das geradzahlige Halbbild durch Mittelwertinterpolation zwischen benachbarten ungeradzahligen Abtastzeilen. Nach der Abtastumwandlung durch dieses Verfahren erscheinen jedoch die ungeradzahligen Halbbilder schärfer als die geradzahligen Halbbilder, da die ungeradzahligen Halbbilder direkt aus dem ursprünglichen Bild erhalten werden, während die geradzahligen Halbbilder durch Durchschnittswertbildung erhalten werden. Somit scheint der gesamte Schirm zu flimmern.
Ein anderes bekanntes Expansionsverfahren kopiert das ursprüngliche Bild sowohl auf die geradzahligen als auch die ungeradzahligen Halbbilder des Ausgangsbildes, so dass die geradzahligen und ungeradzahligen Halbbilder identisch sind. Beide Halbbilder erscheinen dann in gleicher Weise scharf, aber ein schwerwiegendes Flimmern tritt an den horizontalen Kanten des Ausgangsbildes auf.
Das US-Patent 5 012 326 befasst sich mit bewegungsadaptiven Abtastumwandlungsprozessen, die ein fortlaufend abgetastetes Signal in ein verschachteltes Signal umwandeln für die Übertragung über eine Standardübertragungsausrüstung, und die nach dem Empfang die fortlaufend abgetasteten Signale für die Darstellung wieder umwandeln. Insbesondere befasst sich US 5 012 326 mit bewegungsadaptiven Abtastumwandlungsprozessen, die eine Intrahalbbild-Interpolation anwenden, um sich bewegende Bilder umzuwandeln, und eine Interhalbbild-Interpolation, um stehende Bilder umzuwandeln. Ein beschriebenes Problem bei dieser bewegungsadaptiven Lösung besteht darin, dass Taktfehler zwischen einem Sender (bei dem die Umwandlung in die verschachtelte Abtastung stattfindet) und einem Empfänger (bei dem eine Rückumwandlung in die fortlaufende Abtastung stattfindet) zu einem raschen Umschalten zwischen einer Interhalbbild- und einer Intrahalbbild-Interpolation führt, woraus sich ein "Flattern" ergibt. Ein anderes beschriebenes Problem besteht darin, dass sich plötzlich bewegende Bilder zu einem plötzlichen Verschwimmen des Bildes führen. US 5 012 326 beschreibt die Trennung einer horizontalen Hochfrequenzkomponente des Signals auf der Seite des Senders und die Verwendung der Interhalbbild-Interpolation für die Abtastumwandlung dieser Komponente bei dem bewegungsadaptiven Verfahren. Somit werden die Probleme des Flatterns und Verschwimmens verringert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wäre demgemäß wünschenswert, das Flimmern zu reduzieren ohne unnötigen Verlust der vertikalen Auflösung, wenn ein Videosignal von der fortlaufenden Abtastung zu der verschachtelten Abtastung umgewandelt wird.
Es wäre auch wünschenswert, die Lesbarkeit von Text in einem Videosignal, das von der fortlaufenden Abtastung in die verschachtelte Abtastung umgewandelt wurde, zu verbessern.
Es wäre weiterhin wünschenswert, das Flimmern zu vermeiden, wenn ein Bild in dem Prozess der Umwandlung vom fortlaufenden Abtasten in das verschachtelte Abtasten expandiert wird.
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung kann verkörpert werden als eine Abtastumwandlungsvorrichtung, die eine Entflimmerungsschaltung hat, die räumlichen Frequenzkomponenten mit hoher vertikaler räumlicher Frequenz und gleichzeitig niedriger horizontaler räumlicher Frequenz dämpft, wodurch ein gefiltertes Videosignal erzeugt wird. Ausgewählte horizontale Abtastzeilen des gefilterten Videosignals werden in einem Vollbildspeicher gespeichert, der getrennte Bereiche zum Speichern geradzahliger und ungeradzahliger horizontaler Abtastzeilen hat, wodurch das gefilterte Videosignal von der fortlaufenden Abtastung in die verschachtelte Abtastung umgewandelt wird.
Die Entflimmerungsschaltung kann auch ausgebildet sein zum Expandieren eines Teils des eingegebenen Vi deosignals durch vertikale Interpolation, gefolgt durch vertikale Tiefpassfilterung. In diesem Fall expandiert eine separate horizontale Interpolationsschaltung die ausgewählten Teile horizontal, indem eine horizontale Interpolation durchgeführt wird.
In dem Fall eines Farbvideosignals wirkt die Entflimmerungsschaltung vorzugsweise nur auf die Helligkeitskomponente.
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die als das zweite, fünfte, sechste und achte Ausführungsbeispiel bezeichnet werden. Um beim Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu helfen, ist die weitere Beschreibung nachstehend vorgesehen und als erstes, drittes, viertes und siebentes Ausführungsbeispiel bezeichnet. Jedoch sind diese keine Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen:
1 illustriert vertikale und zeitliche Frequenzcharakteristiken eines fortlaufend abgetasteten Videosignals;
2 illustriert vertikale und zeitliche Frequenzcharakteristiken eines verschachtelten Videosignals;
3 illustriert vertikale und horizontale Frequenzcharakteristiken eines Videosignals;
4 ist ein Blockschaltbild, das die ersten sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung illustriert;
5 ist ein Blockschaltbild, der Entflimmerungsschaltung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 ist ein Blockschaltbild, des vertikalen Tiefpassfilters in 5;
7 ist ein Blockschaltbild des horizontalen Hochpassfilters in 5;
8 ist ein Diagramm der räumlichen Frequenz, das die Arbeitweise des ersten Ausführungsbeispiels illustriert;
9 ist ein Blockschaltbild der Enflimmerungsschaltung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;
10 illustriert die Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers in 9;
11 illustriert eine Variation der Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers in 9;
12 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem dritten Ausführungsbeispiel;
13 ist ein Blockschaltbild des zweiten vertikalen Tiefpassfilters in 12;
14 illustriert die Frequenzcharakteristik des ersten vertikalen Tiefpassfilters in 12;
15 illustriert die Frequenzcharakteristik des zweiten vertikalen Tiefpassfilters in 12;
16 ist ein Diagramm der räumlichen Frequenz, das die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels illustriert;
17 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem vierten Ausführungsbeispiel;
18 ist ein Blockschaltbild des Gleichstromdetektors in 17;
19 illustriert die Begrenzungscharakteristiken des Amplitudenbegrenzers in 17;
20 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem fünften Ausführungsbeispiel;
21 illustriert die Operationscharakteristik des Amplitudenwandlers in 20;
22 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem sechsten Ausführungsbeispiel;
23 ist ein Blockschaltbild des horizontalen Tiefpassfilters in 22;
24 illustriert eine erste Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers in 22;
25 illustriert eine zweite Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers in 22;
26 illustriert die Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels in einem Bild, das im Wesentlichen in der horizontalen Richtung konstant ist, aber einen Stufenübergang in der vertikalen Richtung hat;
27 illustriert die Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels in einem Bild, das nicht im Wesentlichen konstant in der horizontalen Richtung ist und einen Stufenübergang in der vertikalen Richtung hat;
28 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem siebenten Ausführungsbeispiel;
29 ist ein Blockschaltbild des achten Ausführungsbeispiels;
30 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem achten Ausführungsbeispiel;
31 ist ein Blockschaltbild des vertikalen Tiefpassfilters in 30;
32 ist ein Blockschaltbild der horizontalen Interpolationsschaltungen bei dem achten Ausführungsbeispiel;
33 ist ein Flussdiagramm, das die Expansionsund Flimmerunterdrückungs-Operation bei dem achten Ausführungsbeispiel illustriert;
34 ist ein Diagramm, das weiterhin die Expansions- und Flimmerunterdrückungs-Operation bei dem achten Ausführungsbeispiel illustriert;
35 ist ein Blockschaltbild einer Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung; und
36 ist ein Blockschaltbild einer anderen Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung.
DETAILLIERTE BESCHEIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten illustrativen Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele werden beschrieben als Umwandlung eines VGA-Videosignals, das von einem Computer ausgegeben wurde, in ein Videosignal entsprechend dem von dem National Television System Committee (NTSC) für die Wiedergabe durch ein Fernsehgerät gesetzten Standard, mit der Ausnahme, dass die Helligkeits- und Chrominanzkomponenten des NTSC-Signals getrennt gelassen werden.
Bevor die Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist es nützlich, eine technische Beschreibung des Weges zu geben, durch den das Flimmern auftritt.
Die Frequenzcharakteristiken eines Videosignals können beschrieben werden durch eine dreidimensionale Fouriertransformation, die in Bezug auf zwei räumliche Achse und eine zeitliche Achse durchgeführt wird.
1 illustriert die vertikale und die zeitliche Frequenzcharakteristik eines fortlaufend abgetasteten Videosignals mit einer Vollbildrate von 60 Hz und einer Auflösung von 525 horizontalen Abtastzeilen pro Vollbild, enthalten Abtastzeilen in dem vertikalen Austastintervall, welche nicht dargestellt werden. Die vertikale Achse zeigt die vertikale räumliche Frequenz (ν) an, die in Zyklen pro Höhe des Schirms (cpH) gemessen werden kann. Die horizontale Achse zeigt die zeitliche Frequenz an, die in Hertz gemessen wird. Die Frequenzkomponenten eines fortlaufend abgetasteten Videosignals erscheinen wiederholt um Vielfache von 60 Hz in der zeitlichen Richtung und Vielfache von 525 cpH in der vertikalen Richtung in Bereichen wie dem Bereich 2.
Die negativen Frequenzwerte in 1 haben im Wesentlichen dieselbe Bedeutung wie die positiven Frequenzwerte. Die Frequenzkomponenten entsprechend dem vertikalen feinen Detail befinden sich sowohl im oberen als auch unteren Teil des Bereichs 2 und der anderen Bereiche.
2 illustriert die Frequenzcharakteristiken des Signals in 1 nach der Umwandlung vom fortlaufenden in das verschachtelte Abtasten. Die horizontale und die vertikale Achse haben dieselbe Bedeutung wie in 1. Zusätzlich zu den Frequenzkomponenten 2, die in 1 vorhanden waren, sind neue Frequenzkomponenten 3 vorhanden, die sich um ungeradzahlige Vielfache von 30 Hz und 525/2 cpH herum befinden. Die vertikalen räumlichen Frequenzen, die das Flimmern bewirken, treten in den schraffierten Bereichen auf, z. B. dort, wo die höchsten positiven vertikalen räumlichen Frequenzen 4 im Bereich 2 mit negativen vertikalen räumlichen Frequenzen 5 im Bereich 3 überein stimmen, oder dort, wo die höchsten negativen räumlichen Frequenzen 6 im Bereich 2 mit positiven räumlichen Frequenzen 7 im Bereich 8 übereinstimmen.
3 zeigt den Bereich 2 in 2, betrachtet in der räumlichen Frequenzebene. Die vertikale Achse zeigt die vertikale räumliche Frequenz (ν) wie in 2 an. Die horizontale Achse zeigt nun die horizontale räumliche Frequenz (μ) an, die herkömmlicherweise in Megahertz gemessen ist. Die Schraffur wird wieder verwendet, um die Frequenzkomponenten anzuzeigen, die das Flimmern bewirken. Wenn die Frequenzkomponenten in den Bereichen 4 und 6 eliminiert sind, verschwindet das Flimmern, aber die vertikale Auflösung leidet darunter, wie vorstehend festgestellt wurde.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung filtern aus, begrenzen oder dämpfen einige, aber nicht alle der Frequenzkomponenten in den Bereichen 4 und 6, wodurch das Flimmern auf einen unauffälligen Pegel reduziert wird, während eine adäquate vertikale räumliche Auflösung beibehalten wird. Der Grad des Filterns, Begrenzens oder Dämpfens ist ansprechbar auf horizontale räumliche Frequenzcharakteristiken des Videosignals.
Erstes Ausführungsbeispiel
4 zeigt die allgemeine Struktur des ersten Ausführungsbeispiels. Das VGA-Signal getrennte Rot-, Grün- und Blau-Komponentensignals (R, G und B), die an den Eingangsanschlüssen 9, 10 und 12 empfangen werden, und ein Synchronisationssignal (VGA SYNC), das an einem Eingangsanschluss 14 empfangen wird. Das Fernsehgerät liefert auch ein Synchronisationssignal 1 (TV SYNC) zu einem Eingangsanschluss 16.
Die Rot-, Grün- und Blau-Komponentensignale werden zu einer Matrixschaltung 18 geliefert, die sie in analoge Helligkeits- und Chrominanzsignale umwandelt, genauer gesagt, in ein analoges Helligkeitssignal Y und zwei analoge Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y. Die Farbdifferenzsignale werden durch ein Paar von Tiefpassfiltern 20 und 22 gefiltert. Das Helligkeitssignal Y und die gefilterten Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y werden dann durch drei Analog/Digital(AD/D)-Wandler 24, 26 und 28 in digitale Signale umgewandelt.
Das digitalisierte Helligkeitssignal (bezeichnet als Yin) wird durch eine neue Entflimmerungsschaltung 30 geführt, und das sich ergebende gefilterte Helligkeitssignal (bezeichnet als Yout) wird in einem ersten Vollbildspeicher 32 gespeichert. Die digitalisierten Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y werden in einem Paar von Chrominanz-Vollbildspeichern 34 und 36 gespeichert. Zu geeigneten Zeiten werden diese Signale aus den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 ausgelesen und durch drei Digital/Analog(D/A)-Wandler 38, 40 und 42 in analoge Signale umgewandelt. Das sich ergebende analoge Helligkeitssignal Y wird durch eine Synchronisationssignal-Hinzufügungsschaltung 44, die Synchronisationsimpulse hinzufügt, zu einem Ausgangsanschluss 46 geführt. Die analogen Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y werden zu einem Chroma-Codierer 48 geliefert, der sie zu einem Chrominanzsignal C kombiniert, das zu einem Ausgangsanschluss 50 geliefert wird.
Das VGA-Synchronisationssignal wird von einem ersten Synchronisationsdetektor 52 erfasst, der horizontale und vertikale Synchronisationsimpulse zu einem ersten Phasenregelkreis (PLL) 54 und einer Speichersteuerschaltung 56 liefert. Die erste PLL-Schaltung 54 lieferte Taktsignale zu den A/D-Wandlern 24, 26 und 28, der Entflimmerungsschaltung 30 und der Speichersteuerschaltung 56.
Das TV-Synchronisationssignal wird durch einen zweiten Synchronisationsdetektor 58 erfasst, der horizontale und vertikale Synchronisationsimpulse zu der Synchronisationssignal-Hinzufügungsschaltung 44, dem Chroma-Codierer 48, einer zweiten PLL-Schaltung 60 und der Speichersteuerschaltung 56 liefert. Die zweite PLL-Schaltung 60 liefert Taktsignale zu den D/A-Wandlern 38, 40 und 42 und der Speichersteuerschaltung 56.
5 zeigt die Struktur der neuen Entflimmerungsschaltung 30 in 4. Diese Entflimmerungsschaltung 30 empfängt das digitalisierte Helligkeitssignal Yin von dem A/D-Wandler 24 an einem Eingangsanschluss 62, empfängt Speichersteuersignale von der Speichersteuerschaltung 56 an einem Eingangsanschluss 64 und liefert ein gefiltertes Helligkeitssignal Yout zu einem Ausgangsanschluss 66, der mit dem ersten Vollbildspeicher 32 gekoppelt ist. Die zwei Eingangsanschlüsse 62 und 64 sind mit einem ersten vertikalen Tiefpassfilter (VLPF) 68 und einem Zeilenspeicher 70 gekoppelt. Die Ausgangssignale des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 und des Zeilenspeichers 70 werden zu einer Subtraktionsschaltung 72 geliefert, die ihre Differenz zu einem horizontalen Hochpassfilter (HHPF) 74 liefert. Das Ausgangssignal des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 wird vorübergehend in einem Register 76 gespeichert. Ein Addierer 78 addiert den Registerinhalt zu dem Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74 und liefert die Summe zu dem Ausgangsanschluss 66.
Das Symbol V_L in 5 zeigt das vertikale Niedrigfrequenz-Helligkeitssignal V_L (enthaltend Helligkeitskomponenten mit niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen) an, das von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 ausgegeben wird. V_H zeigt das vertikale Hochfrequenz-Helligkeitssignal (enthaltend Helligkeitskomponenten mit hohen vertikalen räumlichen Frequenzen) an, das durch Subtrahieren von V_L von Yin erhalten wird. Y_HH zeigt das horizontale Hochfrequenz/vertikale Hochfrequenz-Signal an, das durch horizontale Hochpassfilterung von V_H erhalten wird.
In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass alle diese Signal Achtbit-Signale sind. Die möglichen Werte von Yin und V_L liegen zwischen null und zweihundertfünfundfünfzig (0 bis 255). Die möglichen Werte von V_H und Y_HH liegen zwischen minus einhundertsiebenundzwanzig und plus einhundertachtundzwanzig (–127 bis 128).
6 zeigt die Struktur des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 in 5. Dieses Filter hat drei Anzapfungen mit Koeffizienten von 1/4, 1/2 und 1/4. Genauer gesagt, das an dem Eingangsanschluss 62 empfangene Helligkeitssignal Yin wird in einem ersten Zeilenspeicher 80 gespeichert, dann von dem ersten Zeilenspeicher 80 zu einem zweiten Zeilenspeicher 82 gegeben. Diese Zeilenspeicher 80 und 82 werden durch die an dem Eingangsanschluss 64 empfangenen Speichersteuersignale gesteuert. Das Eingangssignal zu dem Zeilenspeicher 80, das Ausgangssignal von dem Zeilenspeicher 80 und das Ausgangssignal von dem Zeilenspeicher 82 werden zu jeweiligen Multiplikationsvor richtungen 84, 86 und 88 geliefert und mit jeweiligen Wichtungskoeffizienten (Anzapfkoeffizienten) von 1/4, 1/2 und 1/4 multipliziert. Die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 84, 86 und 88 werden durch einen Addierer 90 addiert und als das vertikale Niedrigfrequenz-Helligkeitssignal V_L zu einem Ausgangsanschluss 92 geliefert.
7 zeigt die Struktur des horizontalen Hochpassfilters 74 in 5. Das vertikale Hochfrequenzsignal V_H wird an einem Eingangsanschluss 94 empfangen, in einem ersten Register 96 gespeichert und dann zu einem zweiten Register 98 geführt. Das Eingangssignal des Registers 96, das Ausgangssignal des Registers 96 und das Ausgangssignal des Registers 98 werden zu jeweiligen Multiplikationsvorrichtungen 100, 102 und 104 geliefert und mit jeweiligen Wichtungskoeffizienten von –1/4, 1/2 und –1/4 multipliziert. Die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 100, 102 und 104 werden durch einen Addierer 106 addiert und das Horizontalhochfrequenz/Vertikalhochfrequenz-Signal Y_HH zu einem Ausgangsanschluss 108 geliefert.
Wie die 5, 6 und 7 anzeigen, sind die Hardware-Anforderungen an die Entflimmerungsschaltung 30 bescheiden, die insgesamt aus drei Registern, drei Zeilenspeichern, drei Addierern, sechs Multiplikationsvorrichtungen und einer Subtraktionsvorrichtung besteht. Die Multiplikationsvorrichtungen sind besonders einfach. Da die Multiplikationsvorrichtungen mit festen Koeffizienten von 1/2, 1/4 oder –1/4 multiplizieren, brauchen sie nur eine Ein- oder Zweibit-Rechtsschiebeoperation oder eine Zweibit-Rechtsschiebe- und eine Zweikomplementen-Operation durchzuführen. Die Rechtsschiebeoperation kann einfach durch Mittel von zweckmäßigen Signalleitungsver bindungen durchgeführt werden.
8 zeigt wieder die zweidimensionale räumliche Frequenzebene und illustriert das grundsätzliche Arbeitskonzept der Entflimmerungsschaltung 30. Die horizontale und die vertikale Achse haben dieselbe Bedeutung wie in 3.
Allgemein gesprochen ist das über einen großen Bereich auftretende Flimmern bemerkenswerter als das Flimmern, das in einem kleinen Bereich auftritt. Wenn ein großer Bereich flimmert, ist nicht das Flimmern augenscheinlich, sondern das menschliche Auge erweitert die Wahrnehmung des Flimmerns auf benachbarte Bereiche, so dass diese Bereiche ebenfalls zu flimmern scheinen. Wenn somit die horizontalen Teilungslinien oder die obere und untere Grenzlinie in einer Tabelle oder Liste flimmern, ist das Flimmern außerordentlich irritierend; die gesamte Tabelle oder Liste scheint zu vibrieren. Wenn nur die kurzen horizontalen Linien, die in den Buchstaben des Textes in der Tabelle oder Liste auftreten, flimmern, ist das Flimmern jedoch kaum wahrnehmbar und bewirkt keine Irritation.
Das erste Ausführungsbeispiel trennt demgemäß vertikale räumliche Frequenzkomponenten, die offensichtliches Flimmern bewirken, von Komponenten, die weniger wahrnehmbares Flimmern bewirken und entfernt nur Komponenten, die das offensichtliche Flimmern bewirken. Genauer gesagt, zuerst werde alle Flimmern bewirkenden Komponenten entfernt, und dann werden solche Komponenten, die weniger wahrnehmbares Flimmern bewirken, zurück addiert. Die vertikale Auflösung in Bereichen von kleinen Details wie Textbereichen wird daher ausreichend wiederhergestellt, damit die De tails gesehen werden können, z. B. der zu lesende Text.
In 8 werden zuerst die hohen vertikalen räumlichen Frequenzen in den Bereichen 112, 114, 116, 118, 120 und 122 aus dem Helligkeitssignal entfernt. Dann werden die Komponenten in den Bereichen 112, 116, 118 und 122, die hohe vertikale/hohe horizontale räumliche Frequenzen darstellen, zurück addiert. Somit werden nur die Komponenten in den Bereichen 114 und 120, die hohe vertikale räumliche Frequenzen mit niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen kombinieren, entfernt.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die 4 bis 7 beschrieben. Einzelheiten der internen Arbeitsweise der Matrixschaltung 18 und anderer bekannter Schaltungen werden weggelassen.
Gemäß 4 begrenzen, nachdem die an den Eingangsanschlüssen 9, 10 und 12 empfangenen Rot-, Grün- und Blaukomponentensignale von der Matrixschaltung 18 in ein Helligkeitssignal Y und Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y umgewandelt wurden, die Tiefpassfilter 20 und 22 die Bandbreite der Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y auf die Hälfte der von der Matrixschaltung 18 ausgegeben Bandbreite. Diese Bandbegrenzung hat geringe Wirkung auf die schließliche Bildqualität, da das menschliche Auge weniger empfindlich für Chrominanzdetails als für Helligkeitsdetails ist. Wegen dieser Bandbegrenzung hat das von der ersten PLL-Schaltung 54 zu den A/D-Wandlern 26 und 28 gelieferte Abtasttaktsignal die halbe Rate des zu dem A/D-Wandler 24 gelieferten Abtasttaktsignals. Die Datengeschwindigkeit von jedem der digitalisierten Farb differenzsignale R – Y und B – Y ist daher die Hälfte der Datengeschwindigkeit des digitalisierten Helligkeitssignals Yin.
Die erste PLL-Schaltung 54 erzeugt diese Abtasttaktsignale aus den von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 erfassten horizontalen Synchronisationsimpulsen. Der zu den A/D-Wandlern 26 und 28 gelieferte Abtasttakt wird erhalten durch Teilen der Frequenz des zu dem A/D-Wandler 24 gelieferten Abtasttakts. Beide Abtasttakte werden zu der Speichersteuerschaltung 56 geliefert. Der zu dem A/D-Wandler 24 gelieferte Abtasttakt, der nachfolgend als VGA-Punkttakt bezeichnet wird, wird auch zu der Entflimmerungsschaltung 30 geliefert. Zusätzlich liefert der erste Synchronisationsdetektor 52 sowohl horizontale als auch vertikale Synchronisationssignale zu der Speichersteuerschaltung 56.
Die Speichersteuerschaltung 56 verwendet das horizontale VGA-Synchronisationssignal, das von dem ersten Synchronisationsdetektor 56 geliefert wurde, um Leseund Schreibsteuersignale für die Zeilenspeicher 70, 80 und 82 in der Entflimmerungsschaltung 30 und ihrem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 zu erzeugen. Diese Zeilenspeicher sind beispielsweise Schiebespeicher(FIFO)-Schaltungen, zu denen die Speichersteuerschaltung 56 Zeilenadressen-Rücksetzsignale für den Lesezugriff und den Schreibzugriff, Lese- und Schreibfreigabesignale sowie Lese- und Schreibtaktsignale liefert. Die Speichersteuerschaltung 56 verwendet auch sowohl die horizontalen und vertikalen VGA-Synchronisationssignale, die von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 geliefert wurden, um Leseund Schreibsteuersignale für die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 zu erzeugen, wie später beschrieben wird.
Gemäß 5 wird das von dem A/D-Wandler 24 ausgegebene digitalisierte Helligkeitssignal Yin an dem Eingangsanschluss 62 der Entflimmerungsschaltung 30 empfangen, zu dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 und dem Zeilenspeicher 70 geführt und wie folgt verarbeitet.
Gemäß 6 wird das Helligkeitssignal Yin zu dem ersten Zeilenspeicher 80 und der Multiplikationsvorrichtung 84 in dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 geliefert. Der erste Zeilenspeicher 80 gibt das Helligkeitssignal Yin mit einer Verzögerung einer horizontalen Abtastzeile zu dem zweiten Zeilenspeicher 82 und der Multiplikationsvorrichtung 86 aus. Der zweite Zeilenspeicher 82 gibt das Helligkeitssignal Yin mit einer Verzögerung von einer weiteren horizontalen Abtastzeile zu der Multiplikationsvorrichtung 88 aus. Die Zeilenspeicher 80 und 82 empfangen die vorgenannten Lese- und Schreibsteuersignale von der Speichersteuerschaltung 56 an dem Eingangsanschluss 64.
Wenn ein Helligkeitspixel von dem ersten Zeilenspeicher 80 ausgegeben wird und in der Multiplikationsvorrichtung 68 mit 1/2 multipliziert wird, werden die Helligkeitspixel direkt darüber und darunter gleichzeitig in den Multiplikationsvorrichtungen 84 und 88 mit 1/4 multipliziert. Durch Bilden der Summe dieser drei Produkte weist der Addierer 90 die Flimmern bewirkenden hohen vertikalen räumlichen Frequenzen zurück, so dass nur das vertikale Niedrigfrequenz-Helligkeitssignal V_L mit nur den niedrigeren vertikalen räumlichen Frequenzen verbleibt. V_L kann als um eine horizontale Abtastzeile mit Bezug auf Yin verzögert betrachtet werden.
Wenn ein Pixelwert von dem ersten Zeilenspeicher 80 ausgegeben wird, in der Multiplikationsvorrichtung 86 mit 1/2 multipliziert wird und durch den Addierer 90 addiert wird, bewirken die von der Speichersteuerschaltung 56 am Ausgangsanschluss 64 empfangenen Lese- und Schreibsteuersignale, dass der Zeilenspeicher 70 in 5 denselben Pixelwert ausgibt. Die Subtraktionsvorrichtung 72 subtrahiert daher den tiefpassgefilterten Wert jedes Pixels von dem ungefilterten Wert desselben Pixels. Auf diese Weise werden alle die vertikalen räumlichen Niedrigfrequenzen, die von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 gelassen wurden, durch die Subtraktionsvorrichtung 72 entfernt, wodurch nur vertikale räumliche Hochfrequenzen in dem Ausgangssignal V_H der Subtraktionsvorrichtung 72 verbleiben.
Gemäß 7 wird das vertikale Hochfrequenzsignal V_H von dem horizontalen Hochpassfilter 74 am Eingangsanschluss 94 empfangen und zu dem ersten Register 96 und der Multiplikationsvorrichtung 100 in den horizontalen Hochpassfilter 74 geliefert. Das erste Register 96 gibt V_H mit einer Verzögerung von einem Pixel zu dem zweiten Register 98 und der Multiplikationsvorrichtung 102 aus. Das zweite Register 98 gibt V_H mit einer Verzögerung von einem weiteren Pixel zu der Multiplikationsvorrichtung 104 aus. Die Register 96 und 98 werden durch den VGA-Punkttakt, der von der ersten PLL-Schaltung 54 ausgegeben wird, gesteuert, obgleich dies nicht ausdrücklich in der Zeichnung dargestellt ist.
Wenn ein V_H-Pixelwert von dem ersten Register 96 ausgegeben und in der Multiplikationsvorrichtung 102 mit 1/2 multipliziert wird, werden die Werte der rechts und links benachbarten Pixel gleichzeitig in den Multiplikationsvorrichtungen 100 und 104 mit 1/4 multipliziert. Durch Bilden der Summe dieser drei Produkte weist der Addierer 106 horizontale räumliche Niedrigfrequenzen zurück. Da das Eingangssignal V_H des horizontalen Hochpassfilters 74 nur vertikale räumliche Hochfrequenzen enthält, enthält das Ausgangssignal Y_HH des horizontalen Hochpassfilters 74 nur Komponenten, die gleichzeitig hoch sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen räumlichen Frequenz sind (Bereiche 112, 116, 118 und 122 in 8). Y_HH kann als um ein Pixel mit Bezug auf V_H und V_L verzögert betrachtet werden.
Es wieder auf 5 Bezug genommen, in der das Register 76 V_L um ein Pixel verzögert, so dass der Addierer 78 jedes Pixel in V_L zu dem entsprechenden Y_HH-Pixel addiert. Das von dem Addierer 78 ausgegebene, gefilterte Helligkeitssignal Yout wird um eine Abtastzeile plus ein Pixel verzögert und enthält sowohl die in V_L vorhandenen vertikalen räumlichen Niedrigfrequenzen als auch die hohen vertikalen, hohen horizontalen räumlichen Frequenzen, die in Y_HH vorhanden sind. In 8 enthält dieses Signal Yout alle Komponenten mit Ausnahme derjenigen in den schraffierten Bereichen 114 und 120.
Es wieder auf 4 Bezug genommen, in der das von der Entflimmerungsschaltung 30 ausgegebene gefilterte Helligkeitssignal Yout und die von den A/D-Wandlern 26 und 28 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y in den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 gespeichert werden entsprechend Schreibsteuersignalen, die von der Speichersteuerschaltung 56 empfangen wurden.
Die von der Speichersteuerschaltung 56 zu den Voll bildspeichern 32, 34 und 36 gelieferten Steuersignale sind ausgebildet zum Umwandeln eines fortlaufend abgetasteten digitalen Videosignals, das mit einer Vollbildgeschwindigkeit von 60 Hz eingegeben wird, in ein verschachteltes digitales Videosignal umzuwandeln, das mit einer Halbbildgeschwindigkeit von 60 Hz ausgegeben wird. Die Umwandlung von der Vollbildstruktur in die Halbbildstruktur findet statt, wenn das Signal in die Vollbildspeicher geschrieben wird.
Die Speichersteuerschaltung 56 erzeugt Steuersignale wie folgt. Bei Empfang eines vertikalen VGA-Synchronisationssignals von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 bestimmt die Speichersteuerschaltung 56, ob die folgenden Videodaten ein geradzahliges Halbbild oder ein ungeradzahliges Halbbild werden. Diese Bestimmung kann erfolgen, indem jedes vertikale VGA-Synchronisationssignal ein geradzahliges/ungeradzahliges Kennzeichen kippt. Wenn die Bestimmung ein ungeradzahliges Halbbild ist, erzeugt die Speichersteuerschaltung 56 Steuersignale, um die ungeradzahligen Abtastzeilen in die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 zu schreiben. Wenn die Bestimmung ein geradzahliges Feld ist, erzeugt die Speichersteuerschaltung 56 Steuersignale, um die geradzahligen Abtastzeilen in die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 zu schreiben. Die Speichersteuerschaltung 56 differenziert zwischen geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen durch Zählen der von dem Synchronisationsdetektor 52 empfangenen horizontalen VGA-Synchronisationssignale.
Die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 empfangen und speichern daher die digitalen Videodaten in einer verschachtelten Folge: zuerst ungeradzahlige Abtastzeilen, dann geradzahlige Abtastzeilen, dann ungerad zahlige Abtastzeilen usw. Jeder Vollbildspeicher 32, 34 und 36 hat getrennte Bereiche zum Speichern zwei Halbbilder von digitalen Videodaten, ein geradzahliges Halbbild und ein ungeradzahliges Halbbild. Eines der von der Speichersteuerschaltung 56 ausgegebenen Steuersignale, das anhand des vorgenannten geradzahligen/ungeradzahligen Kennzeichens erzeugt werden kann, schaltet zwischen diesen beiden Halbbildern um. Die Speichersteuerschaltung 56 liefert auch Adressensignale und Schreibfreigabesignale, die anhand der von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 empfangenen horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale und der von der ersten PLL-Schaltung 54 erhaltenen Taktsignale erzeugt werden. Nur die Werte von Pixeln in dem VGA-Bildbereich werden in den Vollbildspeichern gespeichert; Werte in den horizontalen und vertikalen Austastintervallen werden nicht gespeichert.
Anhand des in dem Eingangsanschluss 16 empfangenen Fernsehsynchronisationssignals erfasst der zweite Synchronisationsdetektor 58 horizontale und vertikale Synchronisationssignale, bestimmt, ob das jedem vertikalen Synchronisationssignal folgende Halbbild ein geradzahliges oder ungeradzahliges Halbbild ist und erzeugt ein Bestimmungssignal für ein geradzahliges/ungeradzahliges Halbbild. Anhand der von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 erfassten horizontalen Synchronisationssignale erzeugt die zweite PLL-Schaltung 60 Helligkeits- und Chrominanz-Taktsignale, wobei der Chrominanztakt die halbe Frequenz des Helligkeitstaktes hat. Der Helligkeitstakt wird zu dem D/A-Wandler 38 geliefert. Der Chrominanztakt wird zu den D/A-Wandlern 40 und 42 geliefert. Beide Takte werden zu der Speichersteuerschaltung 56 geliefert, zusammen mit den horizontalen und vertika len Synchronisationssignalen und dem Bestimmungssignal für das geradzahlige/ungeradzahlige Halbbild von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58. Der zweite Synchronisationsdetektor 58 sendet auch die horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale und das Bestimmungssignale für das geradzahlige/ungeradzahlige Halbbild zu der Synchronisationssignal-Additionsschaltung 44 und dem Chroma-Codierer 48.
Unter Verwendung der horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale und des von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 empfangenen Bestimmungssignal für das geradzahlige/ungeradzahlige Halbbild sowie der von der zweiten PLL-Schaltung 60 empfangenen Taktsignale erzeugt die Speichersteuerschaltung 56 Lesesteuersignale für die Vollbildspeicher 32, 34 und 36. Diese Lesesteuersignale enthalten Adressensignale, Lesefreigabesignale und Signale, die das geradzahlige oder ungeradzahlige Halbbild von gespeicherten Videodaten auswählen. Als Antwort auf diese Signale geben die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 die gespeicherten digitalen Videodaten in einer verschachtelten Abtastfolge aus.
Die D/A-Wandler 38, 40 und 42 wandeln die verschachtelten digitalen Videosignale, die von den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 ausgegeben wurden, in verschachtelte analoge Videosignale um. Zu dem verschachtelten analogen Helligkeitssignal Y, das von dem D/A-Wandler 38 ausgegeben wurde, addiert die Synchronisationssignal-Additionsschaltung 44 die horizontalen und vertikalen Synchronisationsimpulse, die von den horizontalen und vertikalen Synchronisationssignalen und dem von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 empfangenen Bestimmungssignal für das ge radzahlige/ungeradzahlige Halbbild erzeugt wurden. Die Synchronisationssignal-Additionsschaltung 44 fügt auch zusätzlich erforderliche Signalsegmente in die horizontalen und vertikalen Austastintervalle ein.
Der Chroma-Codierer 48 verwendet die analogen Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y, die von den D/A-Wandlern 40 und 42 empfangen wurden, um ein Farbsubträgersignal zu modulieren, wodurch das Chrominanz-Ausgangssignal C geschaffen wird. Die Modulation wird synchron mit den horizontalen und vertikalen Synchronisationssignalen sowie dem von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 empfangenen Bestimmungssignal für das geradzahlige/ungeradzahlige Halbbild durchgeführt.
Die analogen Helligkeits- und Chrominanzsignale Y und C können von Ausgangsanschlüssen 46 und 50 direkt zu einem Fernsehgerät geliefert werden, oder sie können gegebenenfalls zu einem zusammengesetzten Videosignal kombiniert und zu dem Fernsehgerät geliefert werden.
Es gibt zwei Gründe, warum der erste Schritt in dem Abtastumwandlungsprozess darin besteht, die roten, grünen und blauen VGA-Komponentensignale in das Helligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y umzuwandeln anstatt direkt mit den roten, grünen und blauen Komponentensignalen zu operieren.
Der erste Grund betrifft die Fähigkeit des menschlichen Auges, Flimmern zu erfassen. Der menschliche Sehsinn ist extrem empfindlich für Helligkeitsflimmern, aber ist nicht sehr empfindlich für Flimmern, das in den Farbdifferenzsignalen auftritt. Die Erfinder haben eine Computersimulation durchgeführt, um die Wirkung des Entfernens von Flimmern aus den Farb differenzsignalen zu bewerten, wobei das in der Entflimmerungsschaltung 30 angewendete Verfahren benutzt wurde. Es wurde gefunden, dass die Entfernung des Flimmerns aus den Farbdifferenzsignalen weniger bemerkt wurde als der begleitende Verlust der vertikalen Auflösung. Die Beseitigung des Flimmerns nur aus dem Helligkeitssignal Y und nicht aus den Farbdifferenzsignalen R – Y und B – Y hilft daher, den Verlust der vertikalen Auflösung bei dem Abtastumwandlungsprozess zu minimieren, und das in den Farbdifferenzsignalen verbleibende Flimmern hat eine geringe Wirkung auf die wahrgenommene Bildqualität. Weiterhin ist nur eine Entflimmerungsschaltung 30 erforderlich, um das Flimmern aus dem Helligkeitssignal Y zu entfernen, während drei solcher Schaltungen erforderlich wären, um das Flimmern aus den roten, grünen und blauen VGA-Komponentensignalen zu entfernen.
Der zweite Grund betrifft die Empfindlichkeit des menschlichen Auges für die Farbdifferenzsignale selbst. Der menschliche Sehsinn ist extrem empfindlich für Änderungen des Helligkeitssignals Y, aber ist nicht sehr empfindlich für Änderungen der Farbdifferenzsignale. Somit ist das menschliche Auge nicht in der Lage, zu erfassen, dass die Bandbreite der Farbdifferenzsignale R – Y und B – Y durch die Tiefpassfilter 20 und 22 auf die Hälfte beschnitten wurde. Diese Reduktion der Bandbreite ermöglicht den A/D-Wandlern 26 und 28, mit der Hälfte der Helligkeitsabtastrate zu arbeiten, so dass nur halb soviel Farbdifferenzdaten erzeugt werden und die Vollbildspeicher 34 und 36 nur halb soviel Kapazität zum Speichern der Daten benötigen. Die Gesamtgröße und die Kosten der Abtastumwandlungsschaltung werden somit beträchtlich verringert. Der Leistungsverbrauch wird auch reduziert aufgrund der herabgesetzten Chro minanz-Taktrate.
Das erste Ausführungsbeispiel reduziert das Flimmern durch Entfernen der Helligkeitssignalkomponenten, die gleichzeitig hohe vertikale und niedrige horizontale räumliche Frequenzen haben, ohne andere Helligkeitskomponenten zu entfernen, und ohne jede wahrnehmbare Chrominanzinformation zu entfernen. Das Ergebnis ist die Beseitigung des am stärksten wahrnehmbaren Flimmerns, während eine ausreichende vertikale Auflösung für die meisten Größen von zu lesendem Text und viele vertikale Details beibehalten werden. Eine Computersimulation des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, dass bei einem Betrachtungsabstand gleich der Höhe des Schirms (1H) ein wahrnehmbares Flimmern beispielsweise an schrägen Kanten von Textbuchstaben auftritt, aber das Flimmern auf kleine Bereiche begrenzt ist. Bei einem Betrachtungsabstand gleich dem Dreifachen der Höhe des Schirms (3H) wird das Flimmern nicht mehr wahrnehmbar.
Das verbleibende Flimmern bei dem ersten Ausführungsbeispiel kommt von dem Horizontalhochfrequenz/Vertikalhochfrequenz-Signal Y_HH, so dass dieses verbleibende Flimmern durch Dämpfen der Amplitude des Ausgangssignals des horizontalen Hochpassfilters 74 reduziert werden kann. Z. B. können die Multiplikationsvorrichtungen 100, 102 und 104 in 7 so ausgebildet sein, dass sie mit –1/8, 1/4 und –1/8 multiplizieren, wodurch das Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74 um den Faktor zwei gedämpft wird. Ein separater Amplitudenwandler kann ebenfalls vorgesehen werden, wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten nur hinsichtlich der inneren Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
9 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 5 für identische Elemente verwendet werden. Die neuen Elemente bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind ein Register 124, eine Subtraktionsvorrichtung 126, ein Amplitudenbegrenzer 128 und ein Addierer 130.
10 zeigt die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik des Amplitudenbegrenzers 128, wobei die horizontale Achse das Eingangssignal und die vertikale Achse das Ausgangssignal darstellen. Für Eingangswerte bis zu ±L ist das Ausgangssignal identisch mit dem Eingangssignal. Für Eingangswerte zwischen ±L und ±M bleibt das Ausgangssignal konstant bei ±L. Über ±M hinaus nimmt der Ausgangswert auf null ab. Das Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 128 ist somit begrenzt auf eine maximale Amplitude von ±L. Die Computersimulation zeigt, dass, wenn der Wert der von dem Addierer 72 ausgegebenen vertikalen Hochfrequenzkomponente V_H in dem Bereich von –127 bis +128 liegt, die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn L zwischen etwa zehn und zwanzig liegt.
Das grundsätzliche Prinzip des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Flimmern nicht nur von dem räumlichen Ausmaß des Flimmerns abhängt, sondern auch von der Amplitude des Flimmerns. Ein Videosignal, das z. B. zwischen Schwarz und Weiß flimmert, irritiert mehr als eines, das zwischen zwei leicht unterschied lichen Grauschattierungen flimmert. Somit kann selbst ein Flimmern in einem weiten Bereich toleriert werden bis zu einer begrenzten Flimmeramplitude.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Beschreibung ist beschränkt auf die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30; andere Teile arbeiten wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Es wird wieder auf 9 Bezug genommen, gemäß der das von dem Addierer 72 ausgegebene vertikale Hochfrequenzsignal V_H gleichzeitig in das horizontale Hochpassfilter 74 und das Register 124 eingegeben wird. Wie vorstehend erläutert ist, besteht eine Verzögerung äquivalent einem Pixel zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74. Bei einem mit dem von der ersten PLL-Schaltung 54 gelieferten Taktsignal synchronen Betrieb verzögert das Register 134 V_H um eine gleiche Ein-Pixel-Größe. Die Subtraktionsvorrichtung 126 subtrahiert das Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74 von dem Ausgangssignal des Registers 124, wodurch von dem vertikalen Hochfrequenzsignal V_H solche Komponenten subtrahiert werden, die ebenfalls hoch in der horizontalen räumlichen Frequenz sind, und die Komponenten verbleiben, die eine hohe vertikale räumliche Frequenz mit einer niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz kombinieren. Das als V_HL bezeichnete Ausgangssignal der Subtraktionsvorrichtung 126 entspricht den schraffierten Bereichen 114 und 120 in 8.
Der Amplitudenbegrenzer 128 begrenzt das Ausgangssignal der Subtraktionsvorrichtung 126 wie in 10 angezeigt, wodurch die Zeile-zu-Zeile-Amplitude von Helligkeitsschwankungen in der vertikalen Richtung in Bereichen, die eine hohe vertikale räumliche Frequenz mit einer niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz kombinieren, begrenzt wird. Der Addierer 130 addiert das Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 128 zu dem Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74 und liefert die sich ergebende Summe zu dem Addierer 78, um zu dem Ausgangssignal des Registers 76 addiert zu werden. Das schließliche Ausgangssignal Yout der Entflimmerungsschaltung 30 enthält demgemäß alle Helligkeitsmerkmale mit niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen oder hohen horizontalen räumlichen Frequenzen, und auch, obgleich mit begrenzter Amplitude, Helligkeitsmerkmale, die hohe vertikale räumliche Frequenzen mit niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen kombinieren.
Verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel den Durchgang von mehr Flimmern, aber da das zusätzliche Flimmern auf kleine Amplitudenpegel begrenzt ist, wird das Flimmern nicht ohne weiteres wahrgenommen. Darüber hinaus werden feine vertikale Einzelheiten, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verloren gehen, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bewahrt, obgleich in einer im Allgemeinen stummen Form.
Computersimulationen zeigen, dass das zweite Ausführungsbeispiel Ergebnisse liefert, die im Allgemeinen ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, wahrgenommenes Flimmern auf kleine Bereiche wie die schrägen Teile von Textzeichen beschränkt ist und nicht wahrnehmbar wird in einem Abstand gleich der dreifachen Schirmhöhe. Dies ist jedoch eine bemerkenswerte Verbesserung hinsichtlich der Sichtbarkeit von vertikalen Details und der Lesbarkeit von Text.
Der Amplitudenbegrenzer 128 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist nicht auf den in 10 gezeigten Typ von Charakteristik beschränkt. Er kann z. B. die in 11 gezeigte Charakteristik haben, die das Ausgangssignal einfach auf eine maximale Amplitude von ±L begrenzt. Insbesondere ist der Ausgangswert bis zu ±L mit dem Eingangswert identisch und bleibt konstant bei ±L, wenn der Eingangswert ±L überschreitet. Die Computersimulation zeigt, dass die Charakteristik nach 11 zu einer geringfügig besseren vertikalen Auflösung als die Charakteristik nach 10 führt.
Der Amplitudenbegrenzer 128 kann auch so ausgebildet sein, dass er mit mehreren Begrenzungscharakteristiken arbeitet, die durch ein Steuersignal ausgewählt werden können. Das Steuersignal kann von einer manuellen Steuervorrichtung geliefert werden, so dass der Benutzer das Flimmern entsprechend dem Betrachtungsabstand einstellen kann. Alternativ kann das Steuersignal von dem Computer geliefert werden, der das VGA-Eingangsvideosignal liefert, wodurch dem Computer ermöglicht wird, die Größe von Zeichen in der Anzeige zu erkennen und die vertikale Auflösung entsprechend einzustellen. Noch eine andere Alternative wird bei dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben.
Drittes Ausführungsbeispiel
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur hinsichtlich der inneren Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
12 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 5 für die identische Elemente verwendet werden. Das erste vertikale Tiefpassfilter 68 und das horizontale Hochpassfilter 74 sind dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, aber ihre Positionen wurden vertauscht, und die Position des Registers 76 wurde entsprechend bewegt. Zusätzlich wurde der Zeilenspeicher 70 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ersetzt durch ein zweites vertikales Tiefpassfilter 132.
Das horizontale Hochpassfilter 74 erzeugt ein horizontales Hochfrequenzsignal H_H, das Signalkomponenten mit hoher horizontaler räumlicher Frequenz ungeachtet ihrer vertikalen räumlichen Frequenzen enthält. Die Subtraktionsvorrichtung 72 subtrahiert nun H_H von Yin, um ein horizontales Niedrigfrequenzsignal H_L enthaltend Signalkomponenten mit niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen zu erzeugen.
13 zeigt die innere Struktur des zweiten vertikalen Tiefpassfilters 132. Das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 hat einen Eingangsanschluss 134 zum Empfangen des horizontalen Hochfrequenzsignals H_H, einen Ausgangsanschluss 136, der mit dem Addierer 78 in 12 gekoppelt ist, zwei Zeilenspeicher 138 und 140, die H_H jeweils um eine Zeile verzögern, drei Multiplikationsvorrichtungen 142, 144 und 146, die das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Zeilenspeichers 138 und das Ausgangssignal des Zeilenspeichers 140 mit den Faktoren 0,2, 0,6 bzw. 0,2 multiplizieren, und einen Addierer 147, der die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 142, 144 und 146 addiert und ihre Summe zu dem Ausgangsanschluss 136 liefert. Die Zeilenspeicher 138 und 140 werden durch Signale gesteuert, die von der Speichersteuerschaltung 56 am Eingangsanschluss 64 empfangen wurden. Wie durch den Vergleich der 6 und 13 ersichtlich ist, ist die Struktur des zweiten vertikalen Tiefpassfilter 132 dieselbe wie die Struktur des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 mit Ausnahme der Werte der Koeffizienten der Multiplikationsvorrichtungen.
14 zeigt die Frequenzcharakteristik des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 und die mathematische Formel für diese Charakteristik. Die horizontale Achse zeigte vertikale räumliche Frequenz an; die vertikale Achse zeigt die Amplitude an. Die Kreuzschraffur zeigt den Bereich 148 des verbleibenden Flimmerns an. Das erste vertikale Tiefpassfilter 68 beseitigt vollständig die vertikale räumliche Frequenz entsprechend 525/2 cpH in der Mitte dieses Bereichs 148 und dämpft stark andere räumliche Frequenzen im Bereich 148.
15 zeigt die Frequenzcharakteristik des zweiten vertikalen Tiefpassfilters 132 und die mathematische Formel für die Charakteristik. Die horizontale Achse zeigt die vertikale räumliche Frequenz an, und die vertikale Achse zeigt die Amplitude an. Die Kreuzschraffur zeigt wieder den Bereich des verbleibenden Flimmerns 149 an. Diese Charakteristik hat dieselbe allgemeine Form wie die in 14, aber das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 dämpft alle vertikalen Frequenzen in geringerem Maße als das erste vertikale Tiefpassfilter 68 und des reduziert daher das Flimmern weniger als das erste vertikale Tiefpassfilter 68.
16 zeigt die zweidimensionale räumliche Frequenzebene und illustriert das Prinzip der Arbeits weise des dritten Ausführungsbeispiels. Die horizontale und die vertikale Achse haben dieselbe Bedeutung wie in 3. Der schraffierte Bereich 150 stellt Merkmale mit niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen dar. Wenn diese Merkmale flimmern, erfolgt das Flimmern über einen horizontal weiten Bereich, so dass das Flimmern offensichtlich und irritierend ist. Der nicht schraffierte Bereich 152 stellt Merkmale mit hohen horizontalen räumlichen Frequenzen dar, in denen das Flimmern weniger wahrnehmbar ist. Das dritte Ausführungsbeispiel reduziert das Flimmern in beiden Bereichen 150 und 152, aber mit unterschiedlichen vertikalen Tiefpassfiltern, so dass das Flimmern im Bereich 150 stärker reduziert ist als im Bereich 152. Das erste vertikale Tiefpassfilter 68 wird verwendet, um das leicht wahrnehmbare Flimmern im Bereich 150 zu reduzieren. Das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 wird verwendet, um das weniger wahrnehmbare Flimmern im Bereich 152 zu reduzieren. Diese Anordnung ermöglicht, dass das wahrnehmbare Flimmern nahezu voll-ständig eliminiert wird, während eine ausreichende vertikale Auflösung verbleibt, um kleine vertikale Merkmale zu zeigen.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Beschreibung wird beschränkt auf die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30, da die anderen Elemente wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel arbeiten.
Es wieder auf 12 Bezug genommen, in der das am Eingangsanschluss 62 empfangene digitale Helligkeitssignal Yin zu dem horizontalen Hochpassfilter 74 und dem Register 76 geliefert wird. Das horizontale Hochpassfilter 74 weist horizontale räumliche Frequenzen (Bereich 150 in 16) zurück und gibt das horizon tale Hochfrequenzsignal H_H (das die horizontalen räumlichen Frequenzen im Bereich 152 in 16 enthält) mit einer Ein-Pixel-Verzögerung aus. Das Register 76 liefert eine äquivalente Verzögerung. Die Subtraktionsvorrichtung 72 subtrahiert das Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74 von dem Ausgangssignal des Registers 76, um das horizontale Niedrigfrequenzsignal H_L zu erzeugen, das die Frequenzkomponenten in dem schraffierten Bereich 150 in 16 enthält.
Diese Signale H_L und H_H werden in das erste vertikale Tiefpassfilter 68 bzw. das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 eingegeben. Indem sie wie durch die Frequenzcharakteristiken in den 14 und 15 angezeigt arbeiten, dämpft das erste vertikale Tiefpassfilter 68 stark die hohen vertikalen räumlichen Frequenzen in dem schraffierten Bereich 150 in 16, während das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 hohe vertikale räumliche Frequenzen im Bereich 152 weniger stark dämpft. Der Addierer 78 addiert die Ausgangssignale der vertikalen Tiefpassfilter 68 und 132, um das zu dem Ausgangsanschluss 66 gelieferte gefilterte Helligkeitssignal Yout zu erzeugen.
Obgleich das dritte Ausführungsbeispiel eine horizontale Hochpassfilterung und eine vertikale Tiefpassfilterung in der umgekehrten Reihenfolge wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchführt, ist die sich ergebende Dämpfung von Signalkomponenten, die eine hohe vertikale räumliche Frequenz mit einer niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz kombinieren, dieselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Da das dritte Ausführungsbeispiel auch Signalkomponenten mit hohen vertikalen und hohen horizontalen räumlichen Frequenzen dämpft, wird das Flimmern in einem größe ren Ausmaß als bei dem ersten Ausführungsbeispiel herabgesetzt; das Flimmern in geringem Umfang, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel verblieben ist, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nicht wahrnehmbar. Da die Dämpfung von hohen vertikalen/hohen horizontalen räumlichen Frequenzen geringer ist als die Dämpfung von hohen vertikalen/niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen, verbleibt eine bessere vertikale Auflösung als wenn alle hohen vertikalen räumlichen Frequenzen durch das erste vertikale Tiefpassfilter 68 gefiltert würden.
Das dritte Ausführungsbeispiel ist nicht auf die in den 14 und 15 gezeigten Frequenzcharakteristiken beschränkt. Diese Charakteristiken können modifiziert werden beispielsweise durch Ändern der Koeffizienten der Multiplikationsvorrichtungen oder durch Vorsehen zusätzlicher Filteranzapfungen (zusätzliche Zeilenspeicher und Multiplikationsvorrichtungen). Nichtlineare Filter mit Amplitudenbegrenzern ähnlich dem Amplitudenbegrenzer 128 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel können ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen kann jeder Typ von Tiefpassfilter verwendet werden, so lange wie das erste vertikale Tiefpassfilter 68 hohe vertikale räumliche Frequenzen stärker dämpft als das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 dies tut.
Das dritte Ausführungsbeispiel kann auch modifiziert werden durch Teilen der zweidimensionalen räumlichen Frequenzebene in mehr als zwei Bereiche. Ein Paar von horizontalen räumlichen Filtern kann verwendet werden, um beispielsweise drei Signale mit hohen, mittleren und niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen zu erhalten, und ein unterschiedliches vertikales Tiefpassfilter kann für jedes vorgesehen sein. Die niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen sollten dann die stärkste Flimmerdämpfung erhalten, und die höchsten horizontalen räumlichen Frequenzen sollte die geringste Flimmerdämpfung erhalten.
Viertes Ausführungsbeispiel
Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich auch von dem ersten Ausführungsbeispiel nur durch die innere Struktur und die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
17 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 bei dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 5 für die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 62, 64 und 66 verwendet werden. Die Entflimmerungsschaltung 30 bei dem vierten Ausführungsbeispiel hat ein einzelnes vertikales Hoch/Niedrig-Trennfilter 154 mit zwei Zeilenspeichern 156 und 158, drei Multiplikationsvorrichtung 160, 162 und 164, zwei Addierern 166 und 168 und einer Subtraktionsvorrichtung 170. Die Subtraktionsvorrichtung 170 gibt ein vertikales Hochfrequenzsignal V_H zu einem Amplitudenbegrenzer 171 aus, der durch einen Gleichstromdetektor 172 gesteuert wird. Der Addierer 168 gibt ein vertikales Niedrigfrequenzsignal V_L zu einem anderen Addierer 173 aus, der V_L zu dem Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 171 addiert und das sich ergebende gefilterte Helligkeitssignal Yout zum Ausgangsanschluss 66 liefert.
18 zeigt die Struktur des Gleichstromdetektors 172. Das Helligkeitssignal Yin wird an einem Eingangsanschluss 174 empfangen und zu einer Durchschnittswertbildungs-Schaltung 175 und einer Verzögerungsschaltung 176 geliefert. Die Durchschnittswert bildungs-Schaltung 175 bildet den Durchschnittswert des Helligkeitssignals Yin über eine bestimmte Anzahl von horizontal benachbarten Pixeln. Eine Subtraktionsvorrichtung 177 subtrahiert den von der Durchschnittswertbildungs-Schaltung 175 erhaltenen Durchschnittswert von dem Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 176 und gibt ihre Differenz Y_E zu einem Komparator 178 aus, der ein Steuersignal S an einem Ausgangsanschluss 179 erzeugt.
Das vierte Ausführungsbeispiel arbeitet nach dem vorstehend erwähnten Prinzip, dass der menschliche Sehsinn ein Flimmern mit hoher Amplitude eher wahrnimmt als ein Flimmern mit niedriger Amplitude. Wahrgenommenes Flimmern bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird demgemäß reduziert durch Begrenzen der Amplitude von vertikalen Hochfrequenz-Helligkeitsschwankungen. In Bereichen mit nur sehr niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen, in denen der Helligkeitspegel im Wesentlichen in der horizontalen Richtung konstant und ein Flimmern am stärksten bemerkbar wäre, werden vertikale Hochfrequenz-Helligkeitsschwankungen nicht begrenzt, sondern auf null reduziert.
Bereiche mit horizontal konstantem Helligkeitspegel sind solche, in denen in jeder horizontalen Abtastzeile das Helligkeitssignal einen Gleichstromcharakter hat. Der Ausdruck "gleichstromartig" wird nachfolgend verwendet und bedeutet" im Wesentlichen konstanter Helligkeitspegel in der horizontalen Richtung".
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30 bei dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. Andere Elemente des vierten Ausführungsbeispiels arbeiten wie bei dem ersten Ausführungsbei spiel.
Es wieder auf 17 Bezug genommen, in der die Zeilenspeicher 156 und 158 und die Multiplikationsvorrichtungen 160, 162 und 164 in derselben Weise wie die Zeilenspeicher 80 und 82 und die Multiplikationsvorrichtungen 84, 86 und 88 in dem in 6 gezeigten ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele arbeiten. Die beiden Addierer 166 und 168 bilden die Summe der Ausgangssignale aller drei Multiplikationsvorrichtungen 160, 162 und 164, so dass das von dem vertikalen Trennfilter 154 bei dem vierten Ausführungsbeispiel ausgegebene vertikale Niedrigfrequenzsignal V_L identisch mit dem von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgegebenen vertikalen Niedrigfrequenzsignal V_L.
Die Subtraktionsvorrichtung 170 subtrahiert die Summe der Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 160 und 164 von dem Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 162. Die Zeilenspeicher 156 und 158, die Multiplikationsvorrichtungen 160, 162 und 164, der Addierer 166 und die Subtraktionsvorrichtung 170 wirken als ein vertikales Hochpassfilter in derselben Weise wie die Register 96 und 98, die Multiplikationsvorrichtungen 100, 102 und 104 und der Addierer 106 in 7 als ein horizontales Hochpassfilter wirken. Das von der Subtraktionsvorrichtung 170 ausgegebene Signal V_H ist komplementär zu dem von dem Addierer 168 ausgegebenen Signal V_L dahingehend, dass, wenn V_H und V_L miteinander addiert werden, das Ergebnis identisch ist mit dem an dem Eingangsanschluss 62 empfangenen Helligkeitssignal Yin (mit der Verzögerung von einer Zeile). Das von dem vertikalen Trennfilter 154 ausgegebene vertikale Hochfrequenz- Signal V_H ist daher identisch mit dem von der Subtraktionsvorrichtung 72 in 5 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhaltenen Hochfrequenzsignal V_H.
Es wird auf 18 Bezug genommen, in der die Durchschnittswertbildungs-Schaltung 175 den Durchschnitt von beispielsweise fünf aufeinander folgenden Abtastungen des Helligkeitssignals Yin bildet. Die Verzögerungsschaltung 176 verzögert Yin um einen entsprechenden Wert, z. B. drei Abtastungen, so dass die Subtraktionsvorrichtung 177 die Differenz zwischen dem von der Durchschnittswertbildungs-Schaltung 175 erhaltenen Durchschnittswert und vorzugsweise dem mittleren (z. B. dritten) Abtastwert der Abtastwerte, deren Durchschnitt von der Durchschnittswertbildungs-Schaltung 175 gebildet wurde, erhält. Der Komparator 178 vergleicht den Absolutwert dieser Differenz Y_E mit einem positiven Schwellenwert β, aktiviert das Steuersignal S an dem Ausgangsanschluss 179, wenn – β ≤ Y_E ≤ β, und deaktiviert S, wenn Y_E < –β oder β < Y_E.
Das Steuersignal S ist demgemäß aktiv in solchen Bereichen einer horizontalen Abtastzeile, in denen der Helligkeitspegel im Wesentlichen konstant ist oder sich mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit ändert.
Die Durchschnittswertbildungs-Schaltung 157 ist nicht begrenzt auf die Bildung des Durchschnitts von fünf aufeinander folgenden Abtastungen. Eine andere Anzahl von Abtastungen kann verwendet werden.
19 zeigt die Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des Amplitudenbegrenzers 171, wobei das Eingangssignal auf der horizontalen Achse und das Ausgangssignal auf der vertikalen Achse angezeigt sind. Der Amplitu denbegrenzer 171 ist so ausgebildet, dass er mit zwei Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken arbeitet, die durch das Steuersignal S von dem Gleichstromdetektor 172 ausgewählt sind.
Die erste Charakteristik 180, die ausgewählt wird, wenn das Steuersignal S inaktiv ist, ist ähnlich der Charakteristik des Amplitudenbegrenzers 128 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei der der Ausgangswert auf den Bereich zwischen –L und +L begrenzt ist und gleich dem Eingangswert innerhalb dieses Bereichs ist.
Die zweite Charakteristik 181, die ausgewählt wird, wenn das Steuersignal S aktiv ist, begrenzt den Ausgangswert auf null, ungeachtet des Eingangswertes.
Durch Addieren V_L zu dem Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 171 stellt der Addierer 173 alle Frequenzkomponenten des Helligkeitssignals Y wieder her mit der Ausnahme, dass die Amplitude von Helligkeitsschwankungen mit hoher vertikaler räumlicher Frequenz begrenzt wurde. Auch ist in Bereichen mit einem flachen Helligkeitsgradienten in der horizontalen Richtung das vertikale Hochfrequenzsignal V_H vollständig entfernt, anstatt begrenzt zu sein.
Verglichen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert das vierte Ausführungsbeispiel das Flimmern auf einen niedrigeren Pegel in Bereichen mit hoher horizontaler räumlicher Frequenz, indem die Amplitude von V_H in diesen Bereichen begrenzt wird (bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wurde V_H nur in Bereichen mit niedriger horizontaler räumlicher Frequenz begrenzt).
Ein Ergebnis besteht darin, dass das Flimmern an schrägen Kanten von Zeichen, das bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bemerkt wird, stark reduziert ist.
In Bereichen mit niedriger horizontaler räumlicher Frequenz identifiziert das vierte Ausführungsbeispiel die niedrigsten horizontalen räumlichen Frequenzen, welche gleichstromartige Eigenschaften haben, und reduziert V_H in diesen Bereichen auf null. Als eine Folge muss in anderen Bereichen mit niedriger horizontaler räumlicher Frequenz die Amplitude von V_H nicht so stark wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel begrenzt werden. Der Wert des Parameters L bei dem vierten Ausführungsbeispiel kann höher als bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sein, obgleich L immer noch vorzugsweise in dem Bereich von etwa zehn bis etwa zwanzig ist.
Bei der Darstellung von Diagrammen und Tabellen reduziert das vierte Ausführungsbeispiel das Flimmern stärker als das zweite Ausführungsbeispiel, beide in Textbereichen, wo V_H begrenzt ist, und an horizontalen Teilungs- oder Grenzlinien, wo V_H auf null gehalten wird. Dies macht es leichter, solche Darstellungen zu betrachten, obgleich der Text schwächer als bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erscheinen kann.
Ein Vorteil des vierten Ausführungsbeispiels im Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass es weniger Hardware benötigt. Das vertikale Trennfilter 154 bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist funktionsmäßig äquivalent der Kombination des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68, des Zeilenspeichers 70 und der Subtraktionsvorrichtung 72 bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Vergleich mit dieser Kombination benötigt das vertikale Trennfilter 154 eine weitere Subtraktionsvorrichtung, aber einen Zeilenspeicher weniger. Eine Subtraktionsvorrichtung, die nur mit zwei Helligkeitswerten arbeiten muss, hat weit weniger Schaltungselemente als ein Zeilenspeicher, der eine gesamte Abtastzeile von Helligkeitswerten speichern muss.
Dieser Vorteil kann übertragen werden auf das erste und das zweite Ausführungsbeispiel sowie auf andere folgende Ausführungsbeispiele, indem das vertikale Trennfilter 154 nach dem vierten Ausführungsbeispiel für die Kombination aus dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68, dem Zeilenspeicher 70 und der Subtraktionsvorrichtung 72 bei den anderen Ausführungsbeispielen eingesetzt wird.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist nicht beschränkt auf das Paar von amplitudenbegrenzenden Charakteristiken, die in 19 illustriert sind. Ein anderes Paar von Begrenzungscharakteristiken, das wirksam angewendet werden kann, wird bei dem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Amplitudenbegrenzer 171 kann auch mit mehr als zwei Begrenzungscharakteristiken arbeiten, die der Komparator 178 auswählen kann durch Vergleichen der von der Subtraktionsvorrichtung 177 ausgegebenen Differenz mit zwei oder mehr Schwellenwerten.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur hinsichtlich der inneren Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
20 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 bei dem fünften Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugs zahlen wie in 9 für Elemente verwendet werden, die dieselben wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind. Die zusätzlichen Elemente bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind der Amplitudenbegrenzer 171 nach dem vierten Ausführungsbeispiel, ein Amplitudenwandler 182, der zwischen dem horizontalen Hochpassfilter 74 und dem Addierer 130 eingefügt ist, und ein Gleichstromdetektor 183, der den Amplitudenbegrenzer 171 steuert. Die Signale V_L, V_H, Y_HH und V_HL haben dieselben Werte wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
21 zeigt die Eingangs/Ausgangs-Charakteristik des Amplitudenwandlers 182, wobei das Eingangssignal auf der horizontalen Achse und das Ausgangssignal auf der vertikalen Achse angezeigt sind. Der Amplitudenwandler 182 multipliziert alle Eingangswerte mit einem konstanten Wert von 0,5, wodurch die Amplitude von Helligkeitsschwankungen mit hohen vertikalen und hohen horizontalen räumlichen Frequenzen auf die Hälfte reduziert wird.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30 bei dem fünften Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die 20 und 21 beschrieben, wobei eine Beschreibung der Elemente in der Entflimmerungsschaltung 30, die in derselben Weise wie bei dem zweiten und vierten Ausführungsbeispiel arbeiten, weggelassen wird. Diese Elemente enthalten das erste vertikale Tiefpassfilter 68, den Zeilenspeicher 70, das horizontale Hochpassfilter 74, die Register 76 und 124, die Subtraktionsvorrichtung 72, die Addierer 78 und 130 sowie den Begrenzer 171.
Das Ausgangssignal Y_HH des horizontalen Hochpassfilters 74, das Helligkeitsschwankungen mit hoher horizontaler und hoher vertikaler räumlicher Frequenz darstellt, wird so durch den Amplitudenwandler 182 verarbeitet, dass die Amplitude dieser Helligkeitsschwankungen um einen Faktor 0,5 verringert wird, wie in 21 angezeigt ist. Die Wirkung besteht darin, geringes Flimmern weniger bemerkbar zu machen, indem die Amplitude des Flimmerns reduziert wird.
Das Ausgangssignal Y_HH des horizontalen Hochpassfilters 74 wird auch zu dem Gleichstromdetektor 183 geliefert. Der Gleichstromdetektor 183 vergleicht Y_HH mit einem festen Schwellenwert α. Wenn –α ≤ Y_HH ≤ α, wird das Helligkeitssignal Yin so betrachtet, dass es eine Gleichstromnatur entweder in vertikaler oder in horizontaler Richtung hat, und das Steuersignal S wird aktiviert. Wenn Y_HH < –α oder wenn α < Y_HH sind, wird das Steuersignal S inaktiv gemacht. Computersimulationen zeigen, dass, wenn Y_HH von minus 127 bis plus 128 variiert, gute Ergebnisse erhalten werden, wenn α zwischen eins und drei ist.
Der Amplitudenbegrenzer 171 arbeitet wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei V_H auf eine maximale Amplitude von ±L begrenzt wird, wenn das Steuersignal S inaktiv ist, und auf null, wenn es aktiv ist. Wenn das Steuersignal S aktiv ist, da Yin im Wesentlichen konstant oder gleichstromartig in der vertikalen Richtung ist, ist V_H am Anfang nahe null, so dass V_HL nahe null ist, und das Reduzieren von V_HL auf null hat eine wenig bemerkbare Wirkung. Wenn das Steuersignal S aktiv ist, da Yin im Wesentlichen konstant in der horizontalen Richtung ist, verändert das Reduzieren von V_HL auf null den Typ des Flimmerns, das bei horizontalen Teilungslinien in Tabellen und Diagrammen auftritt, wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel.
Das von der Entflimmerungsschaltung 30 nach dem fünften Ausführungsbeispiel ausgegebene gefilterte Helligkeitssignal Yout ist ähnlich Yout bei dem vierten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Flimmerreduzierung auf alle hohen vertikalen räumlichen Frequenzen angewendet wird. Der Unterschied liegt darin, dass, während das vierte Ausführungsbeispiel die Amplitudenbegrenzung in Bereichen von hoher horizontaler räumlicher Frequenz angewendet hat, das fünfte Ausführungsbeispiel eine Amplitudendämpfung um einen konstanten Faktor von 1/2 verwendet. Bei Textdarstellungen, wo eine große Differenz zwischen den Helligkeitspegeln des Textes und dem Hintergrund besteht, wenn z. B. dunkler Text auf einem hellen Hintergrund oder umgekehrt dargestellt wird, reduziert das fünfte Ausführungsbeispiel die Helligkeitsdifferenz weniger als es bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Fall ist, wodurch der Text besser lesbar ist.
Als eine Variation des fünften Ausführungsbeispiels kann der Amplitudenwandler 182 eine nichtlineare Amplitudenmodifikationscharakteristik anstelle der in 21 gezeigten linearen Charakteristik verwenden. Als eine andere Variation kann anstelle der Reduzierung der Y_HH-Amplitude der Amplitudenwandler 182 die Y_HH-Amplitude erhöhen, um die vertikale Auflöse zu verbessern, obgleich dies bewirkt, dass geringes Flimmern stärker bemerkt wird. Als noch eine weitere Variation kann der Amplitudenwandler 182 mit mehreren Amplitudenmodifikationscharakteristiken versehen sein, die von dem Benutzer oder durch Computer entsprechend dem Bildinhalt ausgewählt werden können. Z. B. kann der Amplitudenwandler 182 so ausgebildet sein, dass er die Y_HH-Werte mit zwei multipliziert, um die vertikale Auflösung zu verbessern, mit 1/2, um das Flimmern zu reduzieren, oder mit 1, wenn keine dieser Wirkungen gefordert wird.
Veränderungen des Amplitudenbegrenzers 171 und des Gleichstromdetektors 183 sind auch möglich. Der Amplitudenbegrenzer 171 kann mit mehr als zwei Begrenzungscharakteristiken versehen sein, die ausgewählt werden durch den Gleichstromdetektor 183 durch Vergleich von Y_HH mit mehreren Schwellenwerten. Um den Vergleichsprozess zu beschleunigen, kann anstelle des Vergleichs von V_HH mit positiven und negativen Schwellenwerten (z. B. mit –α und α, wie vorstehend beschrieben ist), der Gleichstromdetektor 183 den Absolutwert von Y_HH (|Y_HH|) bilden und |Y_HH| nur mit positiven Schwellenwerten (z. B. α) vergleichen.
Der Gleichstromdetektor 183 kann auch horizontale gleichstromartige Signale erfassen durch Prüfen des am Eingangsanschluss 62 empfangenen Helligkeitssignals Yin, wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel oder durch Prüfen des von der Subtraktionsvorrichtung 72 ausgegebenen vertikalen Hochfrequenzsignals V_H anstelle der Prüfung von Y_HH. Die Bedingung, unter der gleichstromartige Signale erfasst werden, kann komplexer sein als der einfache Vergleich mit einem Schwellenwert. Der Gleichstromdetektor 183 kann ein Mikrocontroller oder eine andere Rechenvorrichtung sein, die programmiert ist, um solche komplexeren Bedingungen zu prüfen.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur hinsichtlich der inneren Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
22 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem sechsten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 20 verwendet werden, um Elemente entsprechend Elementen bei dem fünften Ausführungsbeispiel zu bezeichnen. Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem fünften Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Entflimmerungsschaltung 30 keinen Amplitudenwandler 182, das horizontale Hochpassfilter 74 nach dem fünften Ausführungsbeispiel durch ein horizontales Tiefpassfilter 184 ersetzt ist und der Amplitudenbegrenzer 185 anders als der Amplitudenbegrenzer 171 bei dem fünften Ausführungsbeispiel arbeitet.
Obgleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiel Frequenzkomponenten in den Bereichen 114 und 120 in 8 zurückweisen, ist die Zurückweisung nicht vollständig. Das erste vertikale Tiefpassfilter 68 hat die in 14 gezeigte Charakteristik, die das Verbleiben von Flimmern bewirkenden vertikalen räumlichen Frequenzen in dem durch den schraffierten Bereich 148 angezeigten Ausmaß ermöglicht. Der Amplitudenbegrenzer 185 ist ausgebildet, um die verbleibenden Flimmerkomponenten zu löschen, wenn ein gleichstromartiges Signal erfasst wird.
Das Ausgangssignal V_HL des horizontalen Tiefpassfilters 184 hat denselben Wert wie V_HL bei dem fünften Ausführungsbeispiel.
Eine Subtraktionsvorrichtung 186 subtrahiert V_HL von V_H mit einer Ein-Pixel-Verzögerung von V_H in dem Register 124, um die beiden Signale zu synchronisieren. Die sich ergebende Differenz Y_HH hat denselben Wert wie Y_HH bei dem fünften Ausführungsbeispiel.
23 zeigt die Struktur des horizontalen Tiefpassfilters 184. Das Signal V_H wird an einem Eingangsanschluss 188 empfangen, in einem ersten Register 190 gespeichert, und dann zu einem zweiten Register 192 geleitet. Das Eingangssignal zu dem ersten Register 190, das Ausgangssignal von dem ersten Register 190 und das Ausgangssignal von dem zweiten Register 192 werden zu jeweiligen Multiplikationsvorrichtungen 194, 196 und 198 geliefert und mit jeweiligen Wichtungskoeffizienten 1/4, 1/2 und 1/4 multipliziert. Die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 194, 196 und 198 werden von einem Addierer 200 addiert und zu einem Ausgangsanschluss 202 gegeben. Das an dem Anschluss 202 ausgegebene Signal ist V_HL.
Der Gleichstromdetektor 183 arbeitet bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel durch Vergleich von Y_HH mit einem Schwellenwert α und Erfassen eines gleichstromartigen Signals und Aktivieren des Steuersignals, wenn –α ≤ Y_HH ≤ α. Eine Computersimulation zeigt, dass, wenn Y_HH zwischen minus einhundertsiebenundzwanzig und plus einhundertachtundzwanzig variiert, die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn der Wert von α etwa drei beträgt.
Wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel empfängt der Amplitudenbegrenzer 185 V_HL und arbeitet mit zwei Begrenzungscharakteristiken, die durch das Steuersignal S ausgewählt werden. Die Begrenzungscharakteristiken unterscheiden sich von den Begrenzungscharakteristiken des Amplitudenbegrenzers 171 nach dem fünften Ausführungsbeispiel.
24 zeigt die ausgewählte Charakteristik, wenn das Steuersignal S inaktiv ist. Eingangswerte sind auf der horizontalen Achse und Ausgangswerte auf der vertikalen Achse angezeigt. Eingangswerte mit Absolutwerten von zehn oder weniger werden ohne Änderung ausgegeben. Eingangswerte mit Absolutwerten von zehn bis zweiunddreißig sind auf einen Ausgangswert von zehn begrenzt. Eingangswerte mit Absolutwerten, die höher als zweiunddreißig sind, werden auf null begrenzt.
5 zeigt die ausgewählte Charakteristik, wenn das Steuersignal S aktiv ist, wieder mit den Eingangswerten auf der horizontalen Achse und den Ausgangswerten auf der vertikalen Achse. Eingangswerte mit Absolutwerten von zehn oder weniger sind auf null begrenzt. Eingangswerte von minus einhundertachtundzwanzig bis minus zehnt werden als Werte von 11,8 bis null entsprechend der folgenden Formel ausgegeben, wobei das Vorzeichen des V_HL-Signals umgekehrt wird. Ausgangswert = –0,1 × (Eingangswert +10)
Eingangswerte von zehnt bis einhundertachtundzwanzig werden als Werte von null bis –11,8 entsprechend der folgenden Formel ausgegeben, wobei wieder das Vorzeichen des V_HL-Signals umgekehrt wird. Ausgangswert = –0,1 × (Eingangswert –10)
Die Addierer 130 und 78 addieren das Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 185 zu den Signalen V_L und Y_HH die von dem Register 76 und der Subtraktionsvorrichtung 186 ausgegeben wurden, um das gefilterte Helligkeitssignal Yout zu schaffen.
Die Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels wird als Nächstes für zwei Fälle beschrieben.
Gemäß 26 ist der erste Fall der eines Signals, das in der horizontalen Richtung gleichstromartig ist, aber einen Helligkeitsstufenübergang in der vertikalen Richtung hat. Die schwarzen Punkte im oberen Teil von 26 stellen sieben vertikal benachbarte Pixel dar, wobei die ersten drei einen Helligkeitswert von null und die zweiten vier einen Helligkeitswert von vierundsechzig haben. Das erste vertikale Tiefpassfilter 68 wandelt diese stufenförmige vertikalen Yin-Wellenform in die weichere V_L-Wellenform um, die Subtraktionsvorrichtung 72 erhält die unten gezeigten V_H-Wellenform. Das Signal ist durch Annahme in der horizontalen Richtung gleichstromartig, so dass V_HL identisch mit V_H und Y_HH (nicht gezeigt) gleich null sind. Der Gleichstromdetektor 183 vergleicht V_HH mit α und aktiviert das Steuersignal S. Indem mit der in 25 gezeigten Charakteristik gearbeitet wird, reduziert der Amplitudenbegrenzer 171 V_HL auf die im unteren Teil von 26 gezeigte Y_LIM-Wellenform.
Die Ausgangswellenform Yout ist die Summe V_L, Y_LIM und Y_HH (welches null ist). Aufgrund der Umkehrung des Vorzeichens von Y_LIM steigt Yout von einem Helligkeitspegel null zu einem Helligkeitspegel von vierundsechzig noch allmählicher als V_L an. Das Flimmern wird nahezu vollständig beseitigt. Gemäß 14, die die räumliche Frequenzcharakteristik des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 zeigt, das V_L erzeugt, hat die Umkehrung des Vorzeichens von V_HL das restliche Flimmern im Bereich 148 beseitigt.
Gemäß 27 ist der zweite Fall der eines Signals, das denselben vertikalen Helligkeitsstufenübergang hat, aber in der horizontalen Richtung nicht gleichstromartig ist. Yin, V_L und V_H sind dieselben wie in 26, aber der Amplitudenbegrenzer 171 arbeitet nun mit der in 24 gezeigten Charakteristik, so dass Y_LIM einer abgehackten Version von V_H ähnelt. Die genaue Gestalt der Y_LIM-Wellenform hängt von der V_HL-Wellenform (nicht gezeigt) ab, die nicht länger identisch mit V_H ist, da Y_HH (ebenfalls nicht gezeigt) nicht länger null ist, aber in jedem Fall unterscheidet sich die Summe V_L, Y_LIM und Y_HH von der Eingangswellenform Yin nur durch das Ausmaß, in welchem Y_LIM sich von V_HL unterscheidet, so dass eine Yout-Wellenform wie die gezeigte erhalten wird. Der Übergang von null bis vierundsechzig in dieser Yout-Wellenform findet mit nahezu derselben Abruptheit wie der Übergang der Eingangswellenform Yin statt. Es besteht demgemäß kein wesentlicher Verlust der vertikalen Auflösung.
Die Computersimulation zeigt, dass bei einer Abtastumwandlung von computererzeugten Tabellen und Diagrammen das sechste Ausführungsbeispiel nahezu voll-ständig das restliche Flimmern, das mit horizontalen Zeilen verbunden ist, beseitigen kann, während die ausgezeichnete Lesbarkeit von kleinem Text beibehalten wird.
Siebentes Ausführungsbeispiel
Das siebente Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur hinsichtlich der inneren Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
28 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem siebenten Ausführungsbeispiel. Das erste vertikale Tiefpassfilter 68, der Zeilenspeicher 70, die Subtraktionsvorrichtung 72, der Addierer 78 und der Amplitudenbegrenzer 185 sind dieselben wie dem sechsten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, dass der Amplitudenbegrenzer 185 direkt auf das von der Subtraktionsvorrichtung 72 ausgegebene vertikale Hochfrequenzsignal V_H einwirkt. Die Begrenzungscharakteristiken des Amplitudenbegrenzers 185 sind die in den 24 und 25 gezeigten Charakteristiken. Das Steuersignal S, das die diese Charakteristiken auswählt, wird von dem bei dem vierten Ausführungsbeispiel verwendeten Gleichstromdetektor 172 erzeugt, der das von dem Zeilenspeicher 70 ausgegebene verzögerte Helligkeitssignal Yin empfängt.
Eine detaillierte Beschreibung des siebenten Ausführungsbeispiels wird weggelassen, da alle Elemente des siebenten Ausführungsbeispiels in den vorangehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurden.
Die Arbeitsweise des siebenten Ausführungsbeispiels ist grundsätzlich ähnlich der Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, dass der Amplitudenbegrenzer 185 auf die gesamte vertikale Hochfrequenzkomponente V_H einwirkt, anstatt auf gerade den horizontalen Hochfrequenzteil. Das Flimmern wird daher vollständiger als bei dem sechsten Ausführungsbeispiel entfernt. Wenn der Gleichstromdetektor 172 ein horizontal gleichstromartiges Eingangssignal Yin erfasst, wird die Begrenzungscharakteristik nach 25 ausgewählt, und das restliche Flimmern wird gelöscht durch eine Umkehrung des Vorzeichens von V_H wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel. Wenn das Eingangssignal Yin nicht horizontale gleichstromartig ist, wird die Charakteristik nach 24 ausgewählt, wodurch die Amplitude des vertikalen Hochfrequenzflimmerns begrenzt wird.
Achtes Ausführungsbeispiel
Das achte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass es einen auswählbaren Vergrößerungsbetrieb hat.
29 zeigt die Struktur des achten Ausführungsbeispiels, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 4 für identische Elemente verwendet werden. Die Beschreibung dieser Elemente wird weggelassen. Wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele wandelt das achte Ausführungsbeispiel ein fortlaufend abgetastetes VGA-Signal in ein verschachteltes NTSC-Signal um. Die Differenzen zwischen dem achten Ausführungsbeispiel und den vorhergehenden Ausführungsbeispielen betreffen die innere Struktur der Entflimmerungsschaltung 220 und der Speichersteuerschaltung 222, einen Eingangsanschluss 224, an dem die Speichersteuerschaltung 222 Expansionsinformationen empfängt, und drei Horizontalinterpolationsschaltungen 226, 228 und 230, die zwischen den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 und den D/A-Wandlern 38, 40 und 42 eingefügt sind.
30 zeigt die Struktur der Entflimmerungsschaltung 220 bei dem achten Ausführungsbeispiel, in der dieselben Bezugszahlen wie in 22 für Elemente, die identisch mit Elementen bei dem sechsten Ausführungsbeispiel sind, verwendet werden. Zusätzlich zu den Eingangsanschlüssen 62 und 64 hat die Entflimmerungsschaltung 220 einen dritten Eingangsanschluss 232 zum Empfang eines Betriebssteuerungssignals von der Speichersteuerschaltung 222 in 29 sowie zwei Ausgangsanschlüsse 234 und 236. Das vertikale Tiefpassfilter 238 unterscheidet sich in der inneren Struktur von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 nach dem sechsten Ausführungsbeispiel und liefert Ausgangssignale zu einer Auswahlvorrichtung 240 sowie das vertikale Niederfrequenzsignal V_L. Die Auswahlvorrichtung 240 empfängt auch das Summenausgangssignal vom Addierer 78 und liefert Ausgangssignale zu den Ausgangsanschlüssen 234 und 236. Beide Ausgangsanschlüsse 234 und 236 sind mit dem Vollbildspeicher 32 gekoppelt. Die anderen Elemente in 30 sind identisch mit den entsprechenden Elementen in 22.
31 zeigt die innere Struktur des vertikalen Tiefpassfilters 238. Das am Eingangsanschluss 62 empfangene Helligkeitssignal Yin wird zu einem in Kaskade angeordneten Paar von Zeilenspeicher 242 und 244 geliefert. Das Eingangssignal zu dem Zeilenspeicher 242, das Ausgangssignal von dem Zeilenspeicher 242 und das Ausgangssignal von dem Zeilenspeicher 244 werden jeweils zu drei Multiplikationsvorrichtungen 246, 248 und 250 geliefert und mit 1/4 multipliziert. Das Ausgangssignal des Zeilenspeichers 242 wird auch zu einer vierten Multiplikationsvorrichtung 252 geliefert und mit 1/2 multipliziert. Ein erster Addierer 254 addiert die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 246 und 248. Ein zweiter Addierer 256 addiert die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 248 und 250. Ein dritter Addierer 258 addiert die Ausgangssignale der Addierer 254 und 256. Ein vierter Addierer 260 addiert das Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 252 zu dem Ausgangssignal des ersten Addierers 254. Ein fünfter Addierer 262 addiert das Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 252 zu dem Ausgangssignal des zweiten Addierers 256. Die von dem Addierer 260 erhaltene Summe wird zu einem ersten Ausgangsanschluss 266 geliefert. Die von dem Addierer 262 erhaltene Summe wird zu einem zweiten Ausgangsanschluss 268 geliefert.
32 zeigt die Struktur der ersten horizontalen Interpolationsschaltung 226. Das aus dem ersten Vollbildspeicher 32 in 29 gelesene Helligkeitssignal wird an einem Eingangsanschluss 270 empfangen, während Steuersignale von der Speichersteuerschaltung 222 an Eingangsanschlüssen 272 und 274 empfangen werden. Das am Eingangsanschluss 272 empfangene Signal wählt abwechselnd das eingegebene Helligkeitssignal und ein interpoliertes Signal aus, wie nachfolgend beschrieben wird. Das am Eingangsanschluss 274 empfangene Signal wählt einen normalen Betrieb oder einen expandierten Betrieb aus. Der Ausgangsanschluss 276 der ersten horizontalen Interpolationsschaltung 226 ist mit dem ersten D/A-Wandler 38 in 29 gekoppelt.
Der Eingangsanschluss 270 für das Helligkeitssignal in ein in Kaskade angeordnetes Paar von Registern 278 und 280, von denen jedes eine Ein-Pixel-Verzögerung bewirkt. Ein Addierer 282 addiert das Eingangssignal des Registers 278 und das Ausgangssignal des Registers 280 und eine Multiplikationsvorrichtung 284 multipliziert die sich ergebende Summe mit 1/2. Eine erste Auswahlvorrichtung 286 wählt entweder das Ausgangssignal des Registers 278 oder das Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 284 aus in Abhängigkeit von dem an dem Eingangsanschluss 272 empfangenen Signal. Eine zweite Auswahlvorrichtung 288 wählt entweder das Ausgangssignal der ersten Auswahlvorrichtung 286 oder das an dem Anschluss 270 eingegebene Signal aus in Abhängigkeit von dem an dem Eingangsanschluss 274 empfangenen Betriebssignal und liefert das ausgewählte Signal zu dem Ausgangsanschluss 276.
Die anderen horizontalen Interpolationsschaltungen 228 und 230 sind in der Struktur identisch mit der ersten horizontalen Interpolationsschaltung 226 obgleich sie mit den aus dem zweiten und dem dritten Vollbildspeicher 34 und 36 gelesenen Farbdifferenzsignalen arbeiten und Ausgangssignale zu dem zweiten und dritten D/A-Wandler 40 und 42 liefern.
Es wird nun das Konzept hinter dem achten Ausführungsbeispiel kurz erläutert.
Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele verringern das Flimmern mit vergleichsweise geringem Verlust der vertikalen Auflösung, aber ein gewisser Verlust der vertikalen Auflösung tritt unvermeidlich auf, so dass diese Ausführungsbeispiele nicht in der Lage sind, die Lesbarkeit der kleinsten Größen von computererzeugtem Text zu bewahren. Wenn ein derartiger Text nach der Abtastumwandlung gelesen werden muss, muss er während des Abtastumwandlungsvorganges expandiert werden. Das achte Ausführungsbeispiel expandiert einen willkürlichen rechteckigen Bereich mit der halben Breite und der halben Höhe des Schirms, so dass dieser Bereich den Schirm ausfüllt.
Aus vorstehend beschriebenen Gründen führt eine Expansion durch direkte Interpolation von einem Halbbild in ein anderes zu Flimmerproblemen. Das achte Ausführungsbeispiel arbeitet demgemäß wie in 33 gezeigt ist. Im Schritt 290 bestimmt die Speichersteuerschaltung 222 anhand der empfangenen Expansionsinformationen, ob eine Expansion in dem gegenwärtigen Vollbild erforderlich ist. Wenn die Expansion erforderlich ist, bestimmt im Schritt 292 die Speichersteuerschaltung 222 anhand der Expansionsinformationen den Ort des Teils des ursprünglichen Bildes, der zu expandieren ist.
Der tatsächliche Expansionsvorgang wird in den Schritten 294, 296 und 298 durchgeführt. Im Schritt 294 wird eine vertikale Interpolation durchgeführt, um die Höhe des Bildes zu expandieren, indem dieselben Pixeldaten sowohl für die geradzahligen und die ungeradzahligen Halbbilder verwendet werden. Als Nächstes wird das Flimmern im Schritt 296 unterdrückt mittels eines vertikalen Tiefpassfilters mit drei Anzapfungen. Im Schritt 298 wird eine horizontale Interpolation durchgeführt, um die Breite des Bildes zu expandieren, indem Durchschnittswerte interpoliert werden.
Wo die Expansion nicht durchgeführt wird, werden die Interpolationsvorgänge umgangen und nur ein Flimmerunterdrückungsschritt 300 wird durchgeführt.
Die Schritte 294 und 296 werden weiterhin in 34 illustriert. Die Symbole a_n–1, a_n und a_n+1 stellen drei vertikal benachbarten Eingangspixel in demselben Vollbild dar. In dem vertikalen Interpolationsschritt 294 wird jeder eingegebene Pixelwert in zwei Pixelpositionen kopiert, eine in einer ungeradzahligen Abtastzeile und die andere in der geradzahligen Abtastzeile direkt darunter. Eingegebene Pixel a_n–1, a_n und a_n+1 erzeugen hierdurch sechs vertikal benachbarte Pixel. Dieser Schritt verdoppelt die Höhe des expandierten Teils des Bildes durch Verdoppelung der Anzahl von Abtastzeilen in diesem Teil.
In dem Flimmerunterdrückungsschritt 296 wird das vertikal expandierte Bild durch ein vertikales Tiefpassfilter mit Anzapfwerten von 1/4, 1/2 und 1/4 gefiltert. Der Wert des Pixels in der n-ten Abtastzeile des ungeradzahligen Halbbildes wird dann (3a_n + a_n–1)/4, während der Wert des Pixels in der nten Abtastzeile des geradzahligen Halbbildes gleich (a_n+1 + 3a_n)/4 wird. Dieses Filtern reduziert das Flimmern.
In dem horizontalen Interpolationsschritt 298 in 33 wird das sich aus dem Flimmerunterdrückungsschritt 296 ergebende Bild horizontal expandiert durch Einführen eines neuen Pixels zwischen jedem Paar von horizontal benachbarten Pixeln, wobei der Wert des neuen Pixels der Durchschnittswert der beiden horizontal benachbarten Pixel ist.
Die Arbeitsweise des achten Ausführungsbeispiels wird als Nächstes mit Bezug auf die 29 bis 32 beschrieben, wobei die Beschreibung von Vorgängen, die dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, weggelassen wird.
Anhand des horizontalen VGA-Synchronisierungssignals, das von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 empfangen wurde, und der von dem Eingangsanschluss 224 empfangenen Expansionsinformationen erzeugt die Speichersteuerschaltung 222 Lese- und Schreibsteuersignale für Zeilenspeicher 70, 242 und 244 in der Entflimmerungsschaltung 220 und deren vertikalem Tiefpassfilter 238 und erzeugt Signale, die die Auswahlvorrichtung 240 in der Entflimmerungsschaltung 220 und zweiten Auswahlvorrichtungen 288 in den horizontalen Interpolationsschaltungen 226, 228 und 230 steuern. Die Zeilenspeicher 70, 242 und 244 sind FIFO-Speicher. Die Lese- und Schreibsteuersignale enthalten Zeilenadressen-Rücksetzsignale, Lese- und Schreibfreigabesignale sowie Lese- und Schreibtaktsignale wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Anhand der horizontalen und vertikalen VGA- Synchronisationssignale, die von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 und den von dem Eingangsanschluss 224 empfangenen Expansionsinformationen erhalten wurden, erzeugt die Speichersteuerschaltung 222 auch Schreibsteuersignale für die Vollbildspeicher 32, 34 und 36.
Das von dem A/D-Wandler 24 am Eingangsanschluss 62 in 30 empfangene digitale Helligkeitssignal Yin wird zu dem vertikalen Tiefpassfilter 238 und dem Zeilenspeicher 70 geliefert. Gemäß 31 wird in dem vertikalen Tiefpassfilter 238 dieses Signal Yin von dem Zeilenspeicher 242 und der Multiplikationsvorrichtung 246 empfangen. Nach einer Einzeilen-Verzögerung im Zeilenspeicher 242 wird das Signal zu dem Zeilenspeicher 244 und den Multiplikationsvorrichtungen 248 und 252 geführt. Nach einer weiteren Einzeilen-Verzögerung im Zeilenspeicher 244 wird das Signal zur Multiplikationsvorrichtung 250 geführt. Die Zeilenspeicher 242 und 244 werden durch Lese- und Schreibsteuersignale gesteuert, die von der Speichersteuerschaltung 222 am Eingangsanschluss 64 empfangen wurden.
Die Symbole a_n+1 1_n und a_n–1 in 31 haben dieselbe Bedeutung wie in 34 und stellen drei vertikal benachbarte Pixel dar. Anhand der Koeffizienten der Multiplikationsvorrichtungen und der Verbindungen zwischen den Multiplikationsvorrichtungen und den Addierern ist ohne Weiteres ersichtlich, dass das vertikale Tiefpassfilter 238 den Wert (a_n–1 + 2a_n + a_n+1)/4 am Ausgangsanschluss 264, den Wert (a_n+1 + 3a_n)/4 am Ausgangsanschluss 266 und den Wert (3a_n + a_n–1)/4 am Ausgangsanschluss 268 erzeugt. Die beiden letzteren Werte werden von Ausgangsanschlüssen 266 und 268 direkt zu der Auswahlvorrichtung 240 in 30 geliefert.
Der am Ausgangsanschluss 264 erhaltene Wert (a_n–1 + 2a_n + a_n+1)/4 ist derselbe wie der von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 (6) bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ausgegebene Wert, der mit V_L bezeichnet. Der Zeilenspeicher 70, die Subtraktionsvorrichtungen 72 und 186, die Register 76 und 124, die Addierer 78 und 130, der Gleichstromdetektor 183, das horizontale Tiefpassfilter 184 und der Amplitudenbegrenzer 185 sind dieselben wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel, so dass das Ausgangssignal des Addierers 78 dasselbe ist wie das gefilterte Helligkeitssignal Yout bei dem sechsten Ausführungsbeispiel. Das Ausgangssignal des Addierers 78 wird zu der Auswahlvorrichtung 240 geliefert.
Die weitere Verarbeitung ist unterschiedlich in Abhängigkeit davon, ob die Expansion durchgeführt ist oder nicht, so dass die beiden Fälle getrennt beschrieben werden.
Wenn die Abtastumwandlung ohne Expansion durchgeführt wird, sendet die Speichersteuerschaltung 222 der Auswahlvorrichtung 240 in 30 ein Normalbetriebssignal, das bewirkt, dass die Auswahlvorrichtung 240 das Ausgangssignal des Addierers 78 auswählt. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen speichert jeder Vollbildspeicher 32, 34 und 36 getrennt zwei Halbbilder von Daten, ein ungeradzahliges Halbbild und ein geradzahliges Halbbild, und die Speichersteuerschaltung 222 erzeugt ein Steuersignal, das entweder das ungeradzahlige Halbbild oder das geradzahlige Halbbild auswählt. Wenn das ungeradzahlige Halbbild ausgewählt wird, bewirkt dieses Steuersignal, dass die Auswahlvorrichtung 240 von dem Addierer 78 ausgegebe ne ungeradzahlige Abtastzeilen von Daten zu dem Ausgangsanschluss 234 in 30 führt, und diese Abtastzeilen werden in das ungeradzahlige Halbbild im Vollbildspeicher 32 geschrieben. Wenn das geradzahlige Halbbild ausgewählt ist, bewirkt dieses Steuersignal, dass die Auswahlvorrichtung 240 von dem Addierer 78 ausgegebene geradzahlige Abtastzeilen von Daten zu dem Ausgangsanschluss 236 führt, und diese Abtastzeilen werden in das geradzahlige Halbbild im Vollbildspeicher 32 geschrieben.
Farbdifferenzsignaldaten werden wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in die Halbbildspeicher 34 und 36 geschrieben. Daten werden auch wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen aus den Halbbildspeichern 32, 34 und 36 gelesen. Gemäß 32 sendet die Speichersteuerschaltung 222 zu der Auswahlvorrichtung 288 in den drei horizontalen Interpolationsschaltungen 226, 228 und 230 ein Normalbetriebs-Steuersignal, das bewirkt, dass die Auswahlvorrichtung 288 die an dem Eingangsanschluss 270 empfangenen Daten auswählt, so dass diese Daten ungeändert von dem Eingangsanschluss 270 zu dem Ausgangsanschluss 276 hindurchgehen, als ob die horizontalen Interpolationsschaltungen 226, 228 und 230 nicht vorhanden wären.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass, wenn die Expansion nicht durchgeführt wird, das achte Ausführungsbeispiel wie das siebente Ausführungsbeispiel arbeitet. Die in diesem Fall in die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 geschriebenen Daten werden als normale Bilddaten bezeichnet.
Wenn eine Expansion durchgeführt wird, bestimmt die Speichersteuerschaltung 222 anhand der an dem Ein gangsanschluss 224 empfangenen Expansionsinformationen, welcher Teil des eingegebenen Bildes expandiert werden soll, und sendet ein Expansionsbetriebssignal zu der Entflimmerungsschaltung 220. Gemäß den 30 und 31 bewirkt dieses Signal, dass die Auswahlvorrichtung 240 die Signale an den Ausgangsanschlüssen 266 und 268 des vertikalen Tiefpassfilters 238 auswählt und diese Signal zu Ausgangsanschlüssen 236 bzw. 234 führt. Jede in das vertikale Tiefpassfilter 238 eingegebene horizontale Abtastzeile erzeugt hierdurch zwei Ausgangsabtastzeilen: eine ungeradzahlige Abtastzeile an dem Ausgangsanschluss 234 und eine geradzahlige Abtastzeile an dem Ausgangsanschluss 236.
In dem zu expandierenden Bereich liefert die Speichersteuerschaltung 222 für das Helligkeitssignal Schreibsteuersignale und Adressensignale, die bewirken, dass die an dem Ausgangsanschluss 234 erzeugten Daten in das ungeradzahlige Halbbild des Vollbildspeichers 32 geschrieben werden und die an dem Ausgangsanschluss 236 erzeugten Daten gleichzeitig in das geradzahlige Halbbild des Vollbildspeichers 32 geschrieben werden. Für die Farbdifferenzsignal liefert die Speichersteuerschaltung 222 Schreibsteuersignale, die bewirken, dass jede horizontale Abtastzeile gleichzeitig sowohl in das geradzahlige als auch das ungeradzahlige Halbbild der Vollbildspeicher 34 und 36 geschrieben wird. D. h., die Farbdifferenzsignale werden interpoliert durch Steuern der Vollbildspeicher 34 und 36 in der Weise, dass dieselben horizontalen Abtastzeilendaten sowohl in das geradzahlige als auch das ungeradzahlige Halbbild geschrieben werden. Daten für Pixel, die nicht in dem expandierten Bereich erscheinen, werden nicht in die Halbbildspeicher 32, 34 und 36 geschrieben. Die Speichersteuerschaltung 222 kann die erforderlichen Schreibadressen durch einen Zählvorgang erzeugen, der z. B. auf die obere linke Ecke in dem expandierten Bereich Bezug nimmt.
Innerhalb des expandierten Bereichs werden die Helligkeitsdaten sowohl expandiert als auch gefiltert, um das Flimmern herabzusetzen. Die Farbdifferenzdaten werden expandiert, aber nicht gefiltert. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen reduziert das Nichtfiltern, der Farbdifferenzdaten die Hardwareanforderungen an die Abtastumwandlungsschaltung, und das Chrominanzflimmern wird nicht ohne Weiteres von dem menschlichen Auge wahrgenommen.
Das Lesen von expandierten Bilddaten aus den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 unterscheidet sich von dem Lesen von normalen Bilddaten. Pixeldaten, die sich nicht in dem zu expandierenden Bereich befinden, werden nicht gelesen. In dem expandierten Bereich haben die von der Speichersteuerschaltung 222 erzeugten Lesesteuersignale für die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 die halbe Frequenz der normalen Lesesignale. Gemäß 32 wird, wenn ein Helligkeitspixel aus dem Vollbildspeicher 32 in die horizontale Interpolationsschaltung 226 gelesen wird, es gleichzeitig in dem Register 278 gespeichert und zu dem Addierer 282 gesendet. Das vorhergehende Pixel (horizontal links benachbart) wird gleichzeitig vom Register 278 zum Register 280 bewegt. Der Addierer 282 und die Multiplikationsvorrichtung 284 erhalten den Durchschnittswert des in das Register 278 eingegebenem Pixelwertes und des im Register 280 gehaltenen Pixelwertes.
Nachdem das Pixel in das Register 278 gelesen wurde, sendet die Speichersteuerschaltung 222 zuerst Steuersignale zu den Auswahlvorrichtungen 272 und 274, die bewirken, dass das Ausgangssignal der Multiplikationsvorrichtung 284 ausgewählt wird. Der Durchschnittswert von zwei benachbarten Pixeln wird somit von dem Ausgangsanschluss 276 zu dem D/A-Wandler 38 gesendet.
Als Nächstes ändert die Speichersteuerschaltung 222, während die Register 278 und 280 weiterhin dieselben Pixelwerte halten, das Steuersignal an dem Eingangsanschluss 272 derart, dass die Auswahlvorrichtung 286 das Ausgangssignal des Registers 278 auswählt, und der im Register 278 gehaltene Pixelwert wird zu dem Ausgangsanschluss 276 und dem D/A-Wandler 38 gesendet. Jedes in die horizontale Interpolationsschaltung 226 eingegebene Pixel erzeugt so zwei Ausgangspixel.
Der obige Vorgang wird für jedes Pixel in dem expandierenden Bereich wiederholt, wobei die Auswahlvorrichtung 286 die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtung 284 und des Registers 278 abwechselnd auswählt. Auf diese Weise wird das Bild horizontal um den Faktor zwei expandiert, indem eine horizontale Durchschnittswertinterpolation zwischen jedem Paar von Pixeln in dem ursprünglichen Bild durchgeführt wird. Dies erzeugt kein Flimmern, da sich die interpolierten Pixel in demselben Halbbild wie die ursprünglichen Pixel befinden.
Die Farbdifferenzsignale werden in derselben Weise durch Horizontalinterpolationsschaltungen 228 und 230 verarbeitet, so dass das Chrominanzsignal ebenfalls durch Interpolation von Durchschnittswerten horizontal expandiert wird.
Im Expansionsbetrieb brauchen die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 nur die Hälfte der Pixeldaten für jede horizontale Abtastzeile zu speichern. Die Durchführung der horizontalen Interpolation nach der Abtastumwandlung hat somit die Wirkung der Verringerung des Leistungsverbrauchs der Abtastumwandlungsschaltung, indem die Anzahl von Schreib- und Lesezugriffen zu den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 reduziert wird.
Die an dem Eingangsanschluss 224 empfangenen Expansionsinformationen können von dem Computer in Abhängigkeit von Benutzerbefehlen erzeugt werden. Eine typische Verwendung der Expansionsfunktion besteht darin, dass der Benutzer einen gewünschten Teil einer Anzeige auswählt. Eine expandierte Betrachtung der gesamten Anzeige kann erhalten werden durch vertikalen und horizontalen Durchlauf. Indem die Anzeige expandiert wird, kann das achte Ausführungsbeispiel die Lesbarkeit von Text stark verbessern, während das Flimmern wesentlich unterdrückt wird.
Das achte Ausführungsbeispiel wurde beschrieben als Herausnahme eines willkürlichen rechteckigen Bereichs mit der halben Breite und der halben Höhe der ursprünglichen Anzeige und Expandieren dieses Bereichs, um den Schirm zu füllen. Es ist jedoch auch möglich, einen kleineren Bereich der ursprünglichen Anzeige zu expandieren und nur den Teil des ursprünglichen Bildes durch das expandierte Bild zu ersetzen. Dies kann erreicht werden durch geeignete Modifikation der Lese-, Schreib- und Betriebssteuersignale, die von der Speichersteuerschaltung 222 ausgegeben werden.
Das achte Ausführungsbeispiel ist nicht beschränkt auf die horizontale Expansion durch Interpolation von Durchschnittswerten. Allgemein ähnliche Ergebnisse können erhalten werden durch einfache Wiederholung jedes Pixelwertes, um zwei horizontal benachbarte Pi xel zu erzeugen.
Wie vorstehend beschrieben ist, verbessert die Erfindung die Lesbarkeit von computererzeugtem Text in Tabellen, Diagrammen, Menüs und dergleichen, während das durch die horizontalen Teilungslinien oder Grenzlinien bewirkte Flimmern reduziert wird, aber die Wirkung der Erfindung erstreckt sich weiter. Ohne offensichtliches Flimmern zu bewirken, erhöht die Erfindung die Erkennbarkeit von vielen Typen von feinen vertikalen Details, einschließlich Details von Bildern, die keinen Text enthalten.
Die vorhergehenden acht Ausführungsbeispiele haben ein fortlaufend abgetastetes Videosignal empfangen, das gleichzeitig in einen Vollbildspeicher eingegeben wird, aber die Erfindung kann so ausgebildet sein, dass sie ein Flimmern bei anderen Typen von Videosignalen verringert. Z. B. kann das Eingangssignal ein verschachteltes Videosignal sein, das ursprünglich fortlaufend abgetastet, aber von fortlaufender zu verschachtelter Abtastung ohne Flimmerverringerung umgewandelt wurde, und dann über einen Kommunikationskanal übertragen oder auf einem Aufzeichnungsmedium gespeichert wurde. Dieser Typ von verschachteltem Videosignal kann in fortlaufender Abtastung zurückgewandelt werden durch eine eine Speichervorrichtung verwendete Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung, und dann zu der Entflimmerungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele geliefert werden, um das Flimmern zu beseitigen.
Die 35 und 36 zeigen zwei Beispiele für Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltungen.
In 35 wird an einem Eingangsanschluss 310 ein verschachteltes Videosignal jeweils gleichzeitig als Halbbild empfangen und in einem Vollbildspeicher 312 gespeichert, aus dem ein fortlaufend abgetastetes Videosignal an einem Ausgangsanschluss 314 ausgegeben wird. Eine Synchronisationstrennschaltung (nicht gezeigt) trennt Synchronisationssignale von eingegebenen Videosignal, identifizierte geradzahlige und ungeradzahlige Halbbilder und steuert die Adressen, an denen aufeinander folgende Abtastzeilen in dem Vollbildspeicher 312 gespeichert werden, in einer solchen Weise, dass das Videosignal von einer verschachtelten Struktur in eine fortlaufende abgetastete Struktur umgewandelt wird. Das sich ergebende fortlaufend abgetastete Videosignal wird von dem Ausgangsanschluss 314 zu einem der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele geliefert, zum Entflimmern und zur Rückwandlung aus der fortlaufenden Abtastung in die verschachtelte Abtastung.
In 36 wird das verschachtelte Videosignal an einem Eingangsanschluss 310 empfangen, vorübergehend in einem Halbbildspeicher 316 gespeichert, ohne Verzögerung von dem Eingangsanschluss 310 zu einem ersten Ausgangsanschluss 318 geliefert, und mit einer Verzögerung von einem Halbbild von dem Halbbildspeicher 316 zu einem zweiten Ausgangsanschluss 320 geliefert. Die an den Ausgangsanschlüssen 318 und 320 erhaltenen Signale werden in einem fortlaufend abgetasteten Signal durch z. B. einen vertikalen Tiefpass-Filtervorgang kombiniert, der einen gewichteten Durchschnitt der Werte eines Pixels in dem gegenwärtigen Halbbild und der beiden vertikal benachbarten Pixel in dem vorhergehenden Halbbild bildet. Das sich ergebende fortlaufend abgetastete Videosignal wird dann zu einem der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zum Entflimmern und zur Rückwandlung in die verschachtelte Abtastung geliefert.
Auf diese Weise kann die Erfindung angewendet werden, um das sich aus der Abtastungsumwandlung ergebende Flimmern zu verringern, ohne unnötigen Verlust von vertikaler Auflösung, selbst nachdem die Abtastumwandlung bereits stattgefunden hat.
Genauer gesagt, die Erfindung kann verwendet werden, um das in einem verschachtelten Videosignal vorhandene Flimmern zu reduzieren, ohne unnötigen Verlust der vertikalen Auflösung, selbst wenn das Flimmern nicht durch die Abtastumwandlung erzeugt wurde.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die VGA-NTSC-Umwandlung. Diese Erfindung kann verwendet werden für die Umwandlung jedes Typs von fortlaufend abgetastetem Videosignal in jeden Typ von verschachteltem Videosignal. Beispiele für andere Typen von fortlaufend abgetasteten Videosignalen enthalten digitale Fernsehsendesignale, die dem vorgeschlagenen Europäischen DVB-Standard, dem Amerikanischen ATV-Standard oder dem Japanischen ISDB-Standard entsprechen, sowie computererzeugte Videosignale von anderen Typen als VGA.
Die in den vorangehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Entflimmerungsschaltungen können verwendet werden, um Flimmern in roten, grünen und blauen Komponentensignalen zu reduzieren, oder in Farbdifferenzsignalen, wenn die Umstände dies wünschenswert machen. Wenn das Flimmern aus Farbdifferenzsignalen entfernt wird, können die Operationscharakteristiken oder Konfigurationen der Entflimmerungsschaltungen, die die beiden Farbdifferenzsignale verarbeiten, sich von den Operationscharakteristiken oder der Konfiguration der Entflimmerungsschaltung 30, die das Hel ligkeitssignal verarbeitet, oder untereinander unterscheiden.
Die Matrixschaltung kann die eingegebenen roten, grünen und blauen Signale in ein Helligkeitssignale und zwei Farbsignale (z. B. Y, U und V) anstatt in Helligkeits- und Farbdifferenzsignale (Y, R – Y, B – Y) umwandeln. Die Modulation des Farbsubträgers kann vor der Umwandlung von der fortlaufenden in die verschachtelte Abtastung durchgeführt werden. Die Wirkung der Verringerung des Flimmerns in dem Helligkeitssignal Y bleibt dieselbe.
Die zum Trennen der horizontalen und vertikalen Hochfrequenz- und Niedrigfrequenzkomponenten verwendeten Filter müssen nicht die in den 6, 7, 13 und 17 gezeigten Konfigurationen haben. Andere Typen von Hochpass- und Tiefpassfiltern können verwendet werden, enthaltend z. B. Filter mit mehr Anzapfungen, Filter mit unterschiedlichen Filterkonfigurationen, Filter mit begrenztem Ansprechen auf einen Impuls (FIR), Filter mit unbegrenztem Ansprechen auf einen Impuls (IIR) und dergleichen. Die vertikalen Hochfrequenz- und Niedrigfrequenzsignale V_H und V_L können getrennt werden durch Verwendung eines Hochpassfilters, um V_H herauszuziehen und V_H von dem Eingangssignal Yin zu subtrahieren, um V_L zu erhalten, anstatt V_L von Y zu subtrahieren, um V_H zu erhalten.
Der Fachmann erkennt, dass weitere Modifikationen innerhalb des nachstehend beanspruchten Bereichs möglich sind.

Claims

Flimmerreduktionsvorrichtung zum Reduzieren des Flimmerns in einem Eingangsvideosignal, welche Vorrichtung aufweist: eine Vertikalhochfrequenz/Horizontalniedrigfrequenz-Komponenten-Trennvorrichtung zum Trennen von Komponenten mit sowohl vertikalen Hochfrequenzen als auch horizontalen Niedrigfrequenzen von dem Eingangssignal; eine erste Amplitudenbegrenzungsvorrichtung zum Begrenzen der Amplitude der getrennten Komponenten; und eine erste Additionsvorrichtung zum Hinzufügen der in der Amplitude begrenzten Komponenten zu den verbleibenden Komponenten des Eingangssignals.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, welche aufweist: eine Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer horizontalen Gleichstromkomponente in dem Eingangsvideosignal; worin der Amplitudengrenzwert der ersten Amplitudenbegrenzungsvorrichtung umgeschaltet wird entsprechend dem Ergebnis der Erfassung der Gleichstromkomponente, das von der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung ausgegeben wird.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, welche aufweist: eine Vertikalhochfrequenz-Komponententrennvorrichtung zum Trennen einer vertikalen Hochfrequenzkomponente von dem eingegebenen Videosignal; und eine Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer horizontalen Gleichstromkomponente in der vertikalen Hochfrequenzkomponente, die von der Vertikalhochfrequenz-Komponententrennvorrichtung ausgegeben wurde; worin der Amplitudengrenzwert der ersten Amplitudenbegrenzungsvorrichtung umgeschaltet wird entsprechend dem Ergebnis der Erfassung der Gleichstromkomponente, das von der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung ausgegeben wurde.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, welche aufweist: eine Horizontalhochfrequenz-Komponententrennvorrichtung zum Trennen einer horizontalen Hochfrequenzkomponente von dem Eingangsvideosignal; worin die Amplitude der horizontalen Hochfrequenzkomponente, die von der Horizontalhochfrequenz-Komponententrennvorrichtung ausgegeben wurde, mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, und die Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass die Gleichstromkomponente erfasst wird, wenn der absolute Wert der Amplitude der horizontalen Hochfrequenzkomponente nicht größer als der vorbestimmte Wert ist.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, welche Vorrichtung aufweist: eine Frequenztrennvorrichtung zum Trennen von vertikalen Niedrigfrequenz- und Hochfrequenzkomponenten von dem Eingangsvideosignal; eine Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer horizontalen Niedrigfrequenzkomponente in dem Eingasvideosignal; eine zweite Amplitudenbegrenzungsvorrichtung zum Begrenzen der Amplitude der vertikalen Hochfrequenzkomponente, die von der Frequenztrennvorrichtung ausgegeben wurde; und eine Additionsvorrichtung zum Hinzufügen der vertikalen Niedrigfrequenzkomponente, die von der Frequenztrennvorrichtung ausgegeben wurde, zu dem Ausgangssignal der Amplitudenbegrenzungsvorrichtung; worin die Steuerung so durchgeführt wird, dass der Amplitudengrenzwert der zweiten Amplitudenbegrenzungsvorrichtung umgeschaltet wird entsprechend dem Ergebnis der Erfassung der Gleichstromkomponente, das von der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung ausgegeben wurde.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass, wenn die horizontale Gleichstromkomponente in dem Eingangsvideosignal erfasst wird, die horizontale Gleichstromkomponente in der vertikalen Hochfrequenzkomponente, die von der Frequenztrennvorrichtung ausgegeben wurde, erfasst wird.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 5, welche aufweist: eine Horizontalhochfrequenz-Komponententrennvorrichtung zum Trennen einer horizontalen Hochfrequenzkomponente von dem Eingangsvideosignal; worin die Amplitude der horizontalen Hochfrequenzkomponente, die von der Horizontalhochfre quenz-Komponententrennvorrichtung ausgegeben wurde, mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, und die Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass, wenn der absolute Wert der Amplitude nicht mehr als der vorbestimmte Wert ist, die Gleichkomponente erfasst wird.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, welche Vorrichtung aufweist: eine Frequenztrennvorrichtung zum Trennen von vertikalen Hochfrequenz- und Niedrigfrequenzkomponenten von dem Eingangsvideosignal; eine Horizontalniedrigfrequenz-Komponentenunterdrückungsvorrichtung zum Unterdrücken einer horizontalen Niedrigfrequenzkomponente der vertikalen Hochfrequenzkomponente, die von der Frequenztrennvorrichtung ausgegeben wurde; eine Amplitudenumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln der Amplitude der Vertikalhochfrequenz /Horizontalhochfrequenz-Komponente, die von der Horizontalniedrigfrequenz-Komponentenunterdrückungsvorrichtung ausgegeben wurde; und eine zweite Additionsvorrichtung zum Hinzufügen der vertikalen Niedrigfrequenzkomponente, die von der Frequenztrennvorrichtung ausgegeben wurde, zu dem Ausgangssignal der Amplitudenumwandlungsvorrichtung.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, welche Vorrichtung aufweist: eine erste Frequenztrennvorrichtung zum Trennen von vertikalen Hochfrequenz- und Niedrigfrequenzkomponenten von dem Eingangsvideosignal; eine zweite Frequenztrennvorrichtung zum Trennen von Vertikalhochfrequenz/Horizontalhochfrequenz- und Vertikalhochfrequenz/Horizontal niedrigfrequenz-Komponenten von der vertikalen Hochfrequenzkomponente des Eingangsvideosignals; eine Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer horizontalen Gleichstromkomponente in dem Eingangsvideosignal; eine Amplitudenumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln der Amplitude der Vertikalhochfrequenz /Horizontalniedrigfrequenz auf der Grundlage des Ausgangssignals der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung; und eine zweite Additionsvorrichtung zum Überlagern der vertikalen Niedrigfrequenzkomponente, die von der ersten Frequenztrennvorrichtung getrennt wurde, der Vertikalhochfrequenz/Horizontalhochfrequenz-Komponente, die von der zweiten Frequenztrennvorrichtung getrennt wurde, und des Ausgangssignals der Amplitudenumwandlungsvorrichtung; worin, wenn die Amplitude der Vertikalhochfrequenz/Horizontalniedrigfrequenz-Komponente in der Amplitudenumwandlungsvorrichtung umgewandelt wird, wenn die Gleichstromkomponente von der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, eine umgekehrte Charakteristik der Vertikalhochfrequenz/Horizontalniedrigfrequenz gegeben wird.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 9, worin, wenn die horizontale Gleichstromkomponente in dem Eingangsvideosignal erfasst wird, die Amplitude der Vertikalhochfrequenz/Horizontalhochfrequenz-Komponente, die von der zweiten Frequenztrennvorrichtung getrennt wurde, mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, und die Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung so ausgebildet ist, dass, wenn die Amplitude gerin ger als der vorbestimmte Wert ist, die Gleichstromkomponente erfasst wird.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, welche Vorrichtung aufweist: eine Frequenztrennvorrichtung zum Trennen von vertikalen Hochfrequenz- und Niedrigfrequenzkomponenten von dem Eingangsvideosignal; eine Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer horizontalen Gleichstromkomponente in dem Eingangsvideosignal; eine Amplitudenumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln der Amplitude der vertikalen Hochfrequenzkomponente auf der Grundlage des Ausgangssignals der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung; eine zweite Additionsvorrichtung zum Hinzufügen der vertikalen Niedrigfrequenzkomponente, die von der Frequenztrennvorrichtung getrennt wurde, zu dem Ausgangssignals der Amplitudenumwandlungsvorrichtung; worin, wenn die Amplitude der vertikalen Hochfrequenzkomponente in der Amplitudenumwandlungsvorrichtung umgewandelt wird, wenn die Gleichstromkomponente von der Gleichstromkomponenten-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, eine umgekehrte Charakteristik der Vertikalhochfrequenz gegeben wird.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Eingangsvideosignal ein verschachteltes Videosignal ist, das gleichzeitig als Halbbild empfangen wird, welche Vorrichtung aufweist: eine Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung zum vorübergehenden Speichern des verschachtelten Videosignals, Umwandeln des verschachtelten Vi deosignals in ein fortschreitend abgetastetes Videosignal, und Ausgeben des fortschreitend abgetasteten Videosignals gleichzeitig als ein Vollbild.
Flimmerreduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, worin ein Speicher verwendet wird, um ein fortschreitend abgetastetes Videosignal zu erzeugen.