DE69629512T2

DE69629512T2 - Farbsignalverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE69629512T2
Application number: DE69629512T
Authority: DE
Inventors: Albert Durr Austin Edgar
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2016-03-20
Also published as: US5627588A; EP0735778A3; EP0735778A2; JP3320968B2; DE69629512D1; JPH08280035A; EP0735778B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitung von Videosignalen und insbesondere die Verarbeitung eines vom Ausgang eines Sensors kommenden Farbbildes, welcher sich unter einem Mosaik-Farbfilter befindet.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, ein Vollfarbbild aufzunehmen. Zum Beispiel kann man unter Verwendung verschiedener Filter nacheinander rote, grüne und blaue Teilbilder aufnehmen, wie das bei vielen Scannern der Fall ist. Alternativ kann weißes Licht durch ein Objektiv fokussiert und in drei Farbbilder aufgeteilt werden. Jedes Teilbild wird dann durch einen separaten Sensor aufgenommen, wie das bei „3-Chip"-Kameras der Fall ist. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine einzige Sensormatrix mit vielen Pixeln verwendet, bei der ein sich wiederholendes Mosaik von Farbfiltern so angebracht ist, dass auf jedes Pixel nur von eine Farbe fällt. Dieses Verfahren wird bei der überwiegenden Mehrzahl digitaler und Videokameras verwendet. Ein Grund hierfür besteht darin, dass durch die Verwendung lediglich eines einzigen Sensors die gleichzeitige Aufnahme der drei Farben, von bewegten Objekten am kostengünstigsten ist. Dieses Verfahrens bedient sich nämlich auch das menschliche Auge bei der Farberkennung.
Um dieses Verfahren mit einer einzigen Sensormatrix genauer zu beschreiben, wird in 1 eine Matrix von Pixeln 102 dargestellt, die einen Sensor umfasst. Eine einzelne Reihe 104 dieser Pixel bildet zusammen eine Abtastzeile „Y". Wenn aus der Matrix ein Bild ausgelesen wird, werden die Pixel in einer solchen Abtastzeile nacheinander entlang der Abtastzeile ausgelesen. Das Mosaikfilter besteht aus Farbspalten, die in den Streifen rot 202, grün 204 und blau 206 angeordnet sind. Ein solches Mosaik wird als Streifen-Farbmatrix bezeichnet. Wenn aus der Abtastzeile 104 nacheinander Pixel ausgelesen werden, wird eine wiederholte Folge 105 von roten, grünen und blauen Pixeln ausgelesen.
Bei jedem über einem Einzelsensor angeordneten Mosaik, das aus Farbfiltern besteht, werden die Farben praktisch nach einem durch das Mosaik vorgegebenen Muster codiert. Wenn zum Beispiel im Fall der Streifen-Farbmatrix jede dritte Spalte hell war, kann man davon ausgehen, dass das Aufnahmeobjekt eine einzige helle Farbe hatte. Eine weitere wenig wahrscheinliche, aber nicht unmögliche Deutung bestünde darin, dass das Aufnahmeobjekt eng benachbarte vertikale Linien enthielt. Insbesondere bei Aufnahmeobjekten, die sowohl feine Strukturen als auch Farben besitzen, entstehen in dem aufgenommenen Bild Muster, die entweder als Farbe oder als Strukturelement interpretiert werden können. Ein Farbdecodierungs-Algorithmus muss jedes Muster entweder einem Farb- oder einem Strukturelement zuordnen. Wenn die Zuordnung fehlerhaft ist, entstehen Abbildungsfehler wie zum Beispiel schillernde Farben auf einem Schiedsrichterhemd, wenn man es auf einem Fernsehbildschirm nach der NTSC-Norm betrachtet.
Zum besseren Verständnis der Decodierung der Farben aus einer Streifen-Farbmatrix wird das Problem im Folgenden im Frequenzbereich dargestellt. 3 zeigt ebenfalls eine Streifen-Farbmatrix 302, die über einer Pixelmatrix angebracht ist. Wenn aus der Matrix eine Pixelzeile ausgelesen wird, wird entsprechend der Farbe des durch die Matrix abgebildeten Bildes ein Muster ausgelesen. Wenn das Abbildungsobjekt zum Beispiel hellgrün ist, bewirken die Sensoren unter den grünen Streifen 304, dass die Ausgabewerte 306 der Pixelzeile wiederholt Spitzenwerte 308 aufweisen, deren Frequenz jedem dritten Pixel entspricht. Wenn das Aufnahmeobjekt stattdessen hellblau ist, bewirken die blauen Streifen 310, dass die Ausgabewerte 312 Spitzenwerte 314 mit denselben Abständen, aber an anderen Stellen aufweisen. Somit wird das Vorliegen einer hellen Farbe durch eine bestimmte Frequenz und der Farbton dieser Farbe durch die Phase dieser Frequenz wiedergegeben.
Für den vorliegenden Zweck soll der Frequenz einer reinen Farbe (die zum Beispiel durch die Signale 306 und 312 von 3 dargestellt und im Folgenden als Farbträger bezeichnet wird) willkürlich eine Frequenz 1,0 zugeordnet werden. Daraus folgt dann, dass die Pixelmatrix selbst für jeden Farbzyklus drei Pixel hat und daher mit einer Frequenz 3,0 abtastet. Die Nyquistfrequenz der Pixelmatrix, welche die maximale Aufnahmefrequenz ist, bei der aufeinander folgende Pixel hell und dunkel sind, beträgt die Hälfte von 3,0, also 1,5, und die Nyquistfrequenz einer reinen Farbe beträgt die Hälfte von 1,0, also 0,5.
4 zeigt eine Folge 402 von roten, grünen und blauen Streifen 408 (die danach mit rot 410 beginnend usw. wiederholt werden). Obwohl diese Farben in einer Reihe 404 liegen, kann man sie sich wegen des Wiederholungscharakters als Farbkreis 406 vorstellen. 5 erweitert diesen Kreis und zeigt, wie die Farben durch Vektoren auf diesem Kreis dargestellt werden können. Ein grünes Aufnahmeobjekt würde beispielsweise einen Spitzenwert erzeugen, wenn der Kreis an der Spitze des grünen Vektors 502 vorbeikommt. Jeder Farbton lässt sich als Vektorrichtung auf diesem Kreis darstellen. Zwei Farbtöne von besonderem Interesse sind der Vektor „I" 504, der die „Gleichtakt"-Komponente des NTSC-Fernsehens darstellt, und der Vektor „Q" 506, der die „Quadratur"-Phase des NTSC-Fernsehens darstellt. Der Vektor I wurde so ausgewählt, dass er der in der realen Welt am häufigsten vorkommenden Farbtonrichtung, also der Farbtonachse orange-blau entspricht, und dass der Vektor Q der am seltensten vorkommenden Richtung, also der Farbtonachse grün-magenta entspricht.
In 6 werden die Auswirkungen der Farbstreifen im Frequenzbereich dargestellt. Um sich dieser Darstellung bedienen zu können, werden die Farben durch drei Komponenten dargestellt, und zwar der Helligkeit (Leuchtdichte) bzw. der Komponente „Y" 602 sowie zwei Farbkomponenten, und zwar der Komponente „I" 604 und der später dargestellten Komponente „Q" 610.
Reine Helligkeitswerte, die einem schwarz-weißen Aufnahmeobjekt entsprechen, durchlaufen alle Farbfilter in derselben Weise, sodass eine Abtastzeile so präsentiert wird, wie wenn überhaupt keine Filter vorhanden wären. Dies wird in 6 durch die Kurve Y 602 dargestellt, die einen durch das Aufnahmeobjekt bestimmten Raumfrequenzinhalt aufweist, der durch Unschärfen im Sensor und der zugehörigen Optik geschwächt und durch die reine Nyquistfrequenz der Sensormatrix auf eine Frequenz von 1,5 Einheiten des Farbträgers begrenzt ist, wie oben erläutert wurde.
Da die Farbkomponenten an denselben Bildkanten entstehen wie die Helligkeitskomponente, ist ihre Raumfrequenzform der der Helligkeitskomponente sehr ähnlich, jedoch kleiner.
Insbesondere sind alle Farben einschließlich der Komponente I normalerweise wesentlich kleiner als die Komponente Y, sodass die Kurve 604 der Komponente I dieselbe Form wie die Kurve 602 der Komponente Y hat, aber wesentlich flacher ist. Da die Farbe durch die Farbstreifen wirksam verstärkt oder verändert wird, kommt es außerdem bei der Farbträgerfrequenz 1,0 zu einem Spitzenwert und einem über die Frequenz 1,0 hinaus reichenden oberen Seitenband 606 sowie einem spiegelbildlich nach unten reichenden unteren Seitenband 608. Das Signal Q ist in den meisten Fällen kleiner als I, da die Richtungen der Vektoren I und Q so gewählt wurden, dass dieser Größenunterschied für durchschnittliche Aufnahmeobjekte möglichst groß ist. Üblicherweise ist dieser Unterschied, wie in 6 gezeigt, ziemlich groß, da hier die Kurve Q 610 wesentlich flacher ist als die Kurve I 604. Wie man sieht, nehmen die Kurven I und Q zentrisch zum Farbträger 612 denselben Frequenzraum ein. Da sie jedoch beide zwei Seitenbänder haben, können sie anhand ihrer Phase voneinander unterschieden werden. Die beiden Farbkomponenten I und Q überlappen auch Frequenzen der Helligkeitskomponente Y 602. Diese Überlappung führt bei einem Farbverfahren mit einem Einzelsensor zu Abbildungsfehlern. Beim Stand der Technik ist die Trennung nur unvollkommen, und die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Trennung der Komponenten zu verbessern.
Das von einer Einzelsensormatrix unter einer Farbfiltermatrix abgeleitete Signal hat im Prinzip ein in das Signal codiertes Farbsignal, das zur Erzeugung eines brauchbaren Farbbildes decodiert werden muss. Ein Standardverfahren nach dem Stand der Technik besteht in der Decodierung in einzelne Farbkomponenten, indem jede Abtastzeile 104 von 2 in drei Abtastzeilen YR 208, YG 210 und YB 212 aufgeteilt wird. Da jede dieser Abtastzeilen nur aus Pixeln derselben Farbe besteht und somit nur ein Drittel der Pixelzahl der ursprünglichen Zeile umfasst, ist jede wie oben beschrieben auf eine Nyquistfrequenz 0,5 beschränkt.
Dieser Ansatz wies jedoch mehrere Nachteile auf. Der offensichtlichste besteht darin, dass die effektive Auflösung der Matrix bei Schwarz-Weiß-Strukturen auf ein Drittel der gesamten physisch in der Matrix enthaltenen Pixel beschränkt war. Zudem führten alle optischen Bildelemente über die niedrige Nyquistfrequenz von 0,5 hinaus zu Abbildungsfehlern, die bei den ersten Digitalkameras zu der bekannten Erscheinung führten, dass ein Auge rot und ein Auge blau abgebildet wurde.
Ein weiterer möglicher Ansatz nach dem Stand der Technik ging im Gegensatz zu dem soeben beschriebenen davon aus, dass Bilder grundsätzlich rein schwarz-weiß sind. Diese Annahme ist natürlich richtig, wenn beispielsweise Text abgetastet wird, der mit schwarzer Tinte auf weißes Papier gedruckt wurde. In diesem Fall zeigen die Farbstreifen keine Wirkung. Dementsprechend wird die gesamte Bandbreite 1,5 (z. B. die Hälfte der Matrix-Abtastfrequenz 3,0) in Anspruch genommen. Dies führt zu einer im Vergleich zum oben beschriebenen ersten Verfahren dreimal so großen Bandbreite, erfordert jedoch in seiner reinen Form, dass das Abbildungsobjekt keinerlei Farbanteile enthält, da alle Frequenzen unter der Annahme decodiert werden, dass sie von Helligkeitsunterschieden stammen.
Die beiden oben beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik sind davon ausgegangen, dass nur ein geringer Informationsgehalt vorlag, der auf die drei Farben mit einer Bandbreite von je 0,5 verteilt oder einem Monochromsignal der Bandbreite 1,5 oder einer beliebigen Kombination zugewiesen werden kann. Eine gute Kompromisslösung beim Stand der Technik bestand darin, der Helligkeit eine Bandbreite 0,75 und der Farbe eine Bandbreite 0,25 zuzuweisen. Aus 6 ist zu erkennen, dass die Helligkeits- und die Farbkomponente bei einer Frequenz 0,75 (die 0,25 unter der Farbträgerfrequenz 1,0 612 liegt) ungefähr gleich groß sind. Statistisch ist dies daher das Kriterium für die optimale Frequenz, unterhalb der das Signal als Helligkeit und oberhalb der es als Farbe interpretiert wird.
Man sieht, dass die höchsten Frequenzen der Matrix im Bereich von 1,5 keinem Kanal zugewiesen werden, sondern verloren gehen, wenn der Farbe weniger Bandbreite zugewiesen wird. Wenn bei der Trennfrequenz 0,75 die Hälfte der Information von der Farbe und die andere Hälfte von der Helligkeit stammt, reicht außerdem die Hälfte über diese „Kriteriums"-Frequenz hinaus in den falschen Interpretationsbereich und führt zu Abbildungsfehlern.
Bei einem dritten Verfahren wurde ein Medianfilter verwendet, um die Kantenpositionen zu ermitteln und für die Kanten größere Bandbreiten zu erreichen. Eine handelsübliche Ausführung dieses Systems erzeugte eine Bandbreite von genau 0,75. Da es sich jedoch hierbei um ein nichtlineares Verfahren handelte, enthielt das entstehende Bild üblicherweise deutliche unerwünschte Abbildungsfehler.
Die Erfindung stellt daher ein Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 1 bereit. Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung nach Anspruch 22 bereit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart umfasst das Signal ein Streifenmatrixsignal mit einer Farbträgerfrequenz (Fcc) und den Komponenten Y, Q und I einer Matrix, welche eine Nyquistfrequenz Fn definieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Tiefpassfilterung des Matrixsignals, um ein erstes Signal zu erzeugen;
Abtasten des ersten Signals, um ein zweites Signal zu erzeugen;
Tiefpassfilterung des zweiten Signals, um eine modifizierte Komponente Y des Matrixsignals zu erzeugen;
Demodulieren des zweiten Signals, um ein drittes Signal zu erzeugen;
Tiefpassfilterung des dritten Signals, um eine modifizierte Komponente Q des Matrixsignals zu erzeugen;
Erzeugen eines vierten Signals, welches aus der Differenz zwischen dem ersten Signal und der modifizierten Komponente Y besteht;
Abtasten des vierten Signals, um ein fünftes Signal zu erzeugen;
Demodulieren des fünften Signals, um ein sechstes Signal zu erzeugen; und
Tiefpassfilterung des sechsten Signals, um eine modifizierte Komponente I des Matrixsignals zu erzeugen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart umfasst das Reduzierungsmittel:
ein Mittel zum Subtrahieren eines Teils des ermittelten unteren Seitenbandes vom Matrixsensorsignal, wobei der Farbträger eine Farbträgerfrequenz definiert. Das Subtraktionsmittel umfasst: ein Mittel zum erneuten Abtasten des Matrixsensorsignals vor dem Demodulieren bei der doppelten Farbträgerfrequenz und bei einer Phase, die den dominierenden Farbvektor aufhebt. Ebenso definiert das Bild vorzugsweise einen durch die Vorrichtung demodulierten Bildbereich, um die Helligkeit zu demodulieren, und ferner definiert das Bild Bildfarben, die in der Nähe des Bildbereichs liegen; wobei der dominierende Farbvektor als Funktion von diesen in der Nähe liegenden Bildfarben ausgewählt wird.
Vorzugsweise enthält das Mittel zum Demodulieren des Farbvektors I ein Mittel zum Filtern des Videosignals durch das asymmetrische Seitenbandfilter, wobei dieses Filter mehr vom oberen Seitenband als vom unteren Seitenband durchlässt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart umfasst die Vorrichtung ferner ein Mittel zum Ausführen einer Matrixtransformation der Komponenten Y, Q und I, um entsprechende Komponenten R, G bzw. B des Matrixsignals zu erzeugen. Die obere Grenzfrequenz Fc des Mittels zur Tiefpassfilterung des Matrixsignals wird gleich der Nyquistfrequenz Fn der Matrix gesetzt (diese obere Grenzfrequenz Fc wird üblicherweise gleich 1,5 Fcc gesetzt). Das Mittel zum Abtasten des ersten Signals hat eine Nennfrequenz von 2 Fcc und kleiner als 2 Fc. Durch das Abtasten werden Frequenzen oberhalb Fcc auf niedrigere Frequenzen umgesetzt.
Ferner haben bei der bevorzugten Ausführungsart die Abtastwerte aus dem Mittel zum Abtasten der ersten Signals dieselbe Phase wie die Komponente Q. Das Mittel zur Tiefpassfilterung des zweiten Signals umfasst ein Tiefpassfilter, das so eingestellt ist, dass die Komponente Q um die Frequenz Fcc herum entfernt wird, um eine modifizierte Komponente Y des Matrixsignals zu erzeugen. Der Nennwert der oberen Grenzfrequenz dieser Tiefpassfilterung des zweiten Signals liegt im Bereich von 0,5 Fcc bis Fcc. Das Mittel zum Demodulieren des Signals hat eine Nennfrequenz von 2 Fcc. Das Mittel zum Demodulieren des zweiten Signals verändert die Abtastwerte des zweiten Signals, um das dritte Signal zu erzeugen, dessen benachbarte Abtastwerte die gleiche Polarität wie die Komponente Q haben. Das Mittel zum Demodulieren des zweiten Signals kehrt das Vorzeichen jedes zweiten Abtastwertes des zweiten Signals um.
Ferner liegt bei der bevorzugten Ausführungsart der Nennwert der Mittenfrequenz der Tiefpassfilterung des dritten Signals unterhalb 0,5 Fcc. Das Mittel zum Abtasten des vierten Signals hat eine Nennfrequenz von 2 Fcc. Die Abtastwerte aus dem Mittel zum Abtasten des vierten Signals haben dieselbe Phase wie die Komponente I. Das Mittel zum Demodulieren des fünften Signals hat eine Nennfrequenz von 2 Fcc. Das Mittel zum Demodulieren des fünften Signals verändert die Abtastwerte des fünften Signals, um das sechste Signal zu erzeugen, dessen benachbarte Abtastwerte dieselbe Polarität wie die Komponente I haben. Das Mittel zum Demodulieren des fünften Signals kehrt das Vorzeichen jedes zweiten Abtastwertes des fünften Signals um. Der Nennwert der Mittenfrequenz des Mittels zur Tiefpassfilterung des sechsten Signals beträgt 0,5 Fcc.
Somit kann bei einer bevorzugten Ausführungsart durch eine Sensormatrix mit Farbstreifen ein Bild als Videosignal aufgenommen werden, das aus einzelnen Pixeln besteht. Bei der Verarbeitung des Sensorsignals interpretiert das System zuerst die höchsten Frequenzen des Signals als oberes Seitenband der Farbkomponente I in der im Folgenden beschriebenen Weise, wodurch die nutzbare Bandbreite der Farbelemente verdoppelt wird.
Aus dem oberen Seitenband des Signal wird das entsprechende untere Farbseitenband vorhergesagt und dieses dann von der Helligkeitskomponente subtrahiert, aus welcher wiederum ein Bild erzeugt wird. Dabei werden die Schärfe des dadurch erzeugten Bildes verbessert und gleichzeitig die Abbildungsfehler verringert.
Vorzugsweise wird aus einem solchen Streifenmatrix-Sensorsignal die Farbe demoduliert, was den Schritt des Demodulierens des überwiegenden Farbvektors I aus dem Farbträgersignal mittels eines asymmetrischen Seitenbandfilters beinhaltet. Hierdurch wird letztlich das obere Seitenband stärker erweitert als das untere Seitenband, wodurch es zu dem asymmetrischen Seitenbandfilter kommt. Insbesondere bedient man sich vorzugsweise der Frequenzfaltung, um eine reinere Komponente Y des aufgenommenen Videobildes zu erhalten. Das Ursprungssignal ist auf die natürliche Nyquistfrequenz begrenzt, wird jedoch bei der doppelten Nyquistfrequenz abgetastet, um die Komponente Y zu erzeugen. Die Abtastfrequenz ist doppelt so hoch wie die Farbträgerfrequenz und hat dieselbe Phase wie die Komponente Q, wodurch die Frequenzen oberhalb der Farbträgerfrequenz wieder auf die unteren Frequenzen zurück umgesetzt werden.
Infolge der Phasenanpassung wird das untere Seitenband der starken Komponente I durch diese Umsetzung aufgehoben, wodurch die durch die Komponente I in der Komponente Y erzeugten Abbildungsfehler beseitigt werden. Die umgesetzten Frequenzen der kleineren Komponente Q liefern jedoch einen zusätzlichen Beitrag, indem sie die durch die Komponente I in der Komponente Y erzeugten Abbildungsfehler verdoppeln. Da jedoch die Farbtöne der Komponente Q in der Natur nur selten vorkommen, machen sich die verdoppelten Q-Abbildungsfehler normalerweise wesentlich geringer bemerkbar als die Summe der einfachen Abbildungsfehler der Komponenten I plus Q nach dem Stand der Technik.
Die sich daraus ergebende Komponente Q wird ferner tiefpassgefiltert, um die Komponente Q um die Farbträgerfrequenz herum zu beseitigen. Dann wird die optimale Komponente Y von einer zweiten Kopie des aufgenommenen Videosignals subtrahiert, wobei das untere Seitenband der Komponente I zurückbleibt, welches zuvor in der stärkeren Komponente Y enthalten war. Dieser Rest, der das untere Seitenband der Komponente I umfasst, wird anschließend demoduliert, um eine Komponente I mit großer Bandbreite zu erzeugen. Im Endeffekt werden Frequenzen im oberen Seitenband als I gedeutet, wodurch Komponenten von Q fälschlicherweise auf I umgesetzt werden. Die dadurch bedingte Farbverschiebung ist jedoch nur gering, da die Farbtöne der Komponente Q in der Natur nur relativ selten vorkommen. Im Gegenzug erhält man bei der Mehrzahl der wiedergegebenen Farben einschließlich der Fleischtöne im Großen und Ganzen eine verdoppelte Farbauflösung.
Durch ein solches Bildbearbeitungsverfahren kann man mit einem Farbabbildungssystem mit einem Einzel-Farbmosaiksensor schärfere Bilder mit weniger Abbildungsfehlern erzeugen und die gesamte Raumfrequenzinformation des Sensors vollständig ausnutzen, wobei gleichzeitig das Ansprechverhalten im wesentlichen linear ist.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsart der Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen ausführlich beschrieben:
1 stellt ein Sensormatrixmuster mit einer hervorgehobenen Abtastzeile Y dar;
2 veranschaulicht ein Farbstreifenmuster mit einer hervorgehobenen Abtastzeile Y und drei hervorgehobenen Farbabtastzeilen;
3 veranschaulicht das Abtastsignal der abgetasteten Zeile Y bei bestimmten auf den Sensor auftreffenden Lichtfarben, die zu einer definierten Frequenz 1,0 des Abtastsignals führen;
4 veranschaulicht das Konzept eines Farbkreises;
5 ist eine schematische Darstellung, welche die Richtung der Vektoren I und Q im Farbkreis zeigt;
6 ist ein repräsentativer Kurvenverlauf der Raumfrequenzkomponenten Y, I und Q eines von einem Sensor mit Farbstreifen abgeleiteten Signals, wenn dieser durch ein typisches Bild angeregt wird;
7 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung;
8 ist ein Kurvenverlauf des Raumfrequenzspektrums der Signalkomponenten in 7 an der Stelle 708;
9 ist ein Kurvenverlauf des Raumfrequenzspektrums der Signalkomponenten in 7 an der Stelle 709;
10 ist ein Kurvenverlauf des Raumfrequenzspektrum der Signalkomponenten in 7 an der Stelle 710;
11 ist ein Blockschaltbild eines Systems mit der Matrix, welche das Sensormatrixmuster erzeugt.
Wenn die Matrix 302 in 3 entsprechend der vorangehenden Erörterung rein grünes Licht abtastet, wird ein Abtastsignal 306 bei einer Frequenz 1,0 erzeugt. Wenn die Matrix blaues Licht abtastet, wird in derselben Weise ein anderes Abtastsignal 312 bei der Frequenz 1,0 erzeugt. Ein Vergleich zwischen den Signalen 306 und 312 zeigt jedoch, dass zwischen den beiden Abtastsignalen ein Phasenunterschied besteht. Wenn man sich in 4 vorstellt, dass die Folge der Streifen rot, grün und blau (R, G, B) 402 durch den nächsten roten Streifen 410 fortgesetzt wird und diese Streifen (wie durch die Reihenfolge zwischen der Zeile 404 und dem Kreis 406 gezeigt) zu einem Kreis 406 „umgebogen" werden, erscheint das durch das grüne Licht erzeugte Signal durch einen auf den grünen Winkel des Kreises 406 zeigenden Vektor, der in 5 durch Vektor 502 dargestellt wird.
In 5 sind zwei Vektoren, und zwar der Vektor I 504 und der Vektor Q 506, von besonderem Interesse. Betrachtet man eine NTSC-Fernsehsendung in einer Vektordarstellung oder Ähnlichem, stellt man fest, dass viele Bilder der realen Welt vorwiegend aus der Komponente I und nur zum geringen Teil aus der Komponente Q bestehen. Da die Farbfilter der Streifen 402 von 4 oft pastellfarben bzw. weniger gesättigt sind, um mehr Licht durchzulassen, neigen sie außerdem dazu, der roten und blauen Farbe einen grünen Anteil beizumischen und umgekehrt, wodurch die Komponente Q 506 des Ausgangssignals weiter abgeschwächt wird. Der dominierende Winkel des Ausgangssignals der Sensormatrix kann als I 504 definiert werden. Es kann gezeigt werden, dass dieser Winkel I dem NTSC-Winkel zwar nicht identisch ist, diesem jedoch nahe kommt.
In 6 ist der Kurvenverlauf des Raumfrequenzspektrums einer Abtastzeile 104 von 2 einer Sensormatrix unter den Farbstreifen 214 gezeigt, wobei die Signalstärke auf der Ordinate und die Frequenz auf der Abszisse dargestellt wird. Das hier gezeigte Spektrum veranschaulicht die Komponenten I 604 und Q 610 sowie die monochrome Helligkeitskomponente Y 602.
Die drei oben genannten Komponenten I, Q und Y weisen im Wesentlichen gleiche Bandbreiten auf, da sie denselben Abbildungsprozessen entstammen, obwohl sich die Größen ihrer Signale voneinander unterscheiden. 6 soll einen subjektiven Eindruck davon vermitteln, wie die Signalgrößen durchschnittlicher realer Fotos aussehen könnten.
Man sieht, dass die Komponenten I 604 und Q 610 zwar zusammenfallen, sich aber wie oben erwähnt durch unterschiedliche Phasen voneinander unterscheiden. Ferner ist zu sehen, dass die Funktionen I und Q um die Trägerfrequenz 612 1,0 herum ein doppeltes Seitenband aufweisen, d. h. das Frequenzspektrum doppelt belegen. Somit füllen die beiden Signale 604 und 610 das Spektrum doppelt aus, und es kommt zur „Informationsblockade". Zur Unterscheidung der unterschiedlichen Phasen werden beide Seitenbänder benötigt. Weitere Grundlagen hierzu sind in den bekannten Monografien zur Theorie der Datenübertragung und zur NTSC-Theorie zu finden.
Abgesehen von der durch die passenden Seitenbänder der Spektren I und Q ermöglichten Phasenunterscheidung erschweren alle Frequenzüberlappungen wie in 6 die Interpretation. Solche Probleme können durch zahlreiche in der Technik bekannte Abbildungsfehler veranschaulicht werden, zu denen es üblicherweise kommt, wenn ein NTSC-Fernsehdecoder überlappende Farb- und Helligkeitssignale zu trennen versucht.
Beim Stand der Technik kommt es durch Zusammenfassung des unteren Seitenbandes 608 von etwa 1,0 bis 0,75 und des oberen Seitenbandes von 1,0 bis 1,25 zu einer Bandbreite von 0,50 für beide Komponenten I und Q zusammen bzw. einer Bandbreite von 0,25 für jede einzelne Komponente. Die Frequenzen von 0,0 bis 0,75 werden als Information Y interpretiert, und die Überlappungen führen zu den Abbildungsfehlern.
Wie bereits beschrieben werden jedoch die Nennfrequenzen von 1,25 bis 1,5 dazu verwendet, eine schärfere Farbauflösung zu erzielen und Abbildungsfehler zu unterdrücken. Da die entsprechenden Frequenzen des unteren Seitenbandes 608 durch Y 602 dominiert werden, ist die Phasenerkennung im Allgemeinen unmöglich. Unter der oben erläuterten Annahme, dass das Farbsignal zum größten Teil aus der Komponente I besteht, kann man jedoch davon ausgehen, dass die Aktivität von 1,25 bis 1,5 im Wesentlichen dem Farbsignal I entspricht. Dadurch verdoppelt sich die Bandbreite des Kanals I und dadurch die Bandbreite des größten Teils der Farbe auf 0,5. Geht man ferner von der Phase der Komponente I bei diesen hohen Frequenzen aus, kann man das untere Seitenband zuverlässig vorhersagen und subtrahieren, wodurch die Vermischung zwischen der Farbe und den als Helligkeit Y interpretierten Frequenzen zwischen den Nennfrequenzen 0,5 und 0,75 verringert wird.
In 7 ist eine Ausführungsart eines Systems dargestellt, welches sich der Frequenzfaltung bedient, um eine reinere Komponente Y zu erhalten. Es wird daran erinnert, dass zuerst ein Ursprungssignal 712 einer Abtastzeile 104 von 2 durch die Matrix unter den Farbstreifen 214 erzeugt wird. Dieses Ursprungssignal 712 wird durch ein entsprechendes digitales Tiefpassfilter 714 begrenzt, das auf die Nyquistfrequenz der Matrix, also auf 1,5 eingestellt ist. Der Ausgangswert des Tiefpassfilters 708 wird dann durch eine Abtasteinheit 711 geleitet, deren Abtastfrequenz doppelt so hoch ist wie die Farbträgerfrequenz (z. B. F = 2,0) und dieselbe Phase wie die Komponente Q hat, d. h., dass das Abtasten immer dann erfolgt, wenn ein Signal Q einen positiven oder negativen Extremwert hat. Diese Abtasten erfolgt durch Abtasten des digitalen Signals zu den durch die Abtastfrequenz festgelegten Zeitpunkten und beinhaltet insbesondere keine weitere Tiefpassfilterung außer der in Block 714 festgelegten, wodurch bewusst in gewissem Umfang eine Umsetzung zugelassen wird (da die festgelegte Abtastfrequenz geringer als das Doppelte der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters in Block 714 ist). Durch dieses Abtasten werden die Frequenzen oberhalb der Trägerfrequenz wieder zu den niedrigeren Frequenzen zurück umgesetzt. Infolge dieser Phasenanpassung an das Signal Q werden das untere Seitenband der starken Komponente I durch die Umsetzung entfernt und somit die durch die in der Komponente Y 709 enthaltene Komponente I erzeugten Abbildungsfehler beseitigt. Die umgesetzten Frequenzen der kleineren Komponente Q liefern jedoch leider einen zusätzlichen Beitrag und verdoppeln die durch die in der Komponente Y enthaltene Komponente Q erzeugten Abbildungsfehler. Der Ausgangswert 709 der Abtastwerte wird anschließend durch ein geeignetes Tiefpassfilter 716 geleitet, um die Komponente Q um die Farbträgerfrequenz 1,0 herum zu entfernen, wobei ein solches Tiefpassfilter zum Beispiel eine Grenzfrequenz mit dem Nennwert 0,75 hat. Der entstehende Ausgangswert 718 des Tiefpassfilters 716 kann dadurch als Komponente Y des Eingangssignals 712 nach der oben beschriebenen Videobearbeitung angesehen werden.
Die Auswirkungen der obigen erneuten Abtastung werden in den 8 und 9 im Frequenzbereich grafisch veranschaulicht.
In 8 wird das Spektrum an Punkt 708 in 7 gezeigt. Die Komponente 602 des Kanals Y, die Komponente 604 des Kanals I und die Komponente 610 des Kanals Q durchlaufen das Tiefpassfilter 714, um das mit 6 vergleichbare Spektrum zu erzeugen.
In 9 wird das Spektrum an Punkt 709 in 7 gezeigt. Das obere Seitenband 606 der Komponente I in 6 ist auf das untere Seitenband 608 gefaltet worden, um eine Auslöschung zu erreichen. Eine anschauliche, aber ungenauere Erklärung besteht darin, dass das Abtasten bei den Spitzenwerten der Q-Welle erfolgt und die Komponenten Q und I um 90 Grad phasenverschoben sind; aus diesem Grunde erfolgt das Abtasten immer dann, wenn die oszillierende Komponente I den Nullpunkt durchläuft, sodass die Komponente I in dem in 9 gezeigten Abtastsignal nicht in Erscheinung tritt. Die Größe der Komponente Q 910 wird jedoch verdoppelt. Dieses soll später erörtert werden.
Das Ausgangssignal 718 des ersten Tiefpassfilters 716 wird dann zusammen mit dem aus dem Tiefpassfilter 714 kommenden Ausgangssignal 708 zur weiteren Bearbeitung einer Subtraktionsfunktion 720 unterzogen. Diese Subtraktionsfunktion 720 dient dazu, dieses beste Signal Y 718 von der zweiten Kopie des an Punkt 708 vorhandenen Eingangssignals 712 zu subtrahieren, woraufhin das untere Seitenband der Komponente I übrig bleibt, welches sich zuvor in der stärkeren Komponente Y befand. Dieses Signal 722 wird anschließend durch eine Abtasteinheit 724 geleitet, die wiederum in derselben Weise wie die Abtasteinheit 711 eine Abtastfrequenz hat, welche doppelt so hoch ist wie die Farbträgerfrequenz und dieselbe Phase hat wie die Komponente I. Der Ausgangswert 726 dieser Abtasteinheit wird anschließend zu einem Demodulator 728 geleitet, um am Ausgang 730 eine Komponente I mit großer Bandbreite bereitzustellen, welche nach Durchlaufen eines Tiefpassfilters 732 mit einer Grenzfrequenz von 0,5 das Ausgangssignal I 710 ergibt. Ein Demodulator kehrt das Vorzeichen jedes zweiten Abtastwertes um und verleiht einem Signal wie dem Signal I, welches zwischen plus und minus wechselt, eine konstante Polarität.
In 10 erkennt man, dass im Ergebnis dieser Verarbeitung im Spektralbereich vorwiegend die decodierte Komponente I 1002 enthalten ist. Ebenso ist auch ein Rest des Signals Y 1004 enthalten, der mit der Frequenz zunimmt. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Störung durch Y weiter zunimmt, wird sie bei dem hier beschriebenen Ansatz oberhalb einer Frequenz 1008 deutlich geschwächt; dadurch kann der Kanal I eine größere Bandbreite beanspruchen und eine höhere Farbauflösung erreichen. Ein Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, dass für die Schwächung von Y 1004 eine geringfügige Einkopplung von Q in Kauf genommen wird, die im Mittel viel weniger stört.
In 7 erkennt man, dass die Frequenzen des oberen Seitenbandes praktisch als I interpretiert werden, sodass jede Komponente Q fälschlicherweise auf I umgesetzt wird, was an den Kanten grüner und purpurroter Objekte zu geringen Farbverfälschungen führt. Solche Probleme können jedoch leicht vernachlässigt werden im Vergleich zum Vorteil der deutlichen Verbesserung der Farbauflösung um den Faktor in der Größenordnung von zwei bei einer deutlichen Mehrzahl von Farben einschließlich der Hauttöne.
Das Signal wird durch die mit Q in Phase befindliche Abtasteinheit 711 abgetastet, durch den oben erörterten Demodulator 734 demoduliert, und dann wird der Ausgangswert 736 durch ein Tiefpassfilter 738 mit einer Grenzfrequenz vom Nennwert 0,25 geleitet. Der Ausgangswert dieses Tiefpassfilters wird dadurch als Komponente Q 740 angesehen. (Siehe auch 7). Diese Komponenten Y, Q und I 718, 710 bzw. 740 werden dann in eine in der Technik üblicherweise bekannte Matrix 742 eingegeben, wodurch die aufeinander folgenden bekannten Komponenten R, G und B 744, 746 bzw. 748 gebildet werden.
In 9 ist wie oben erwähnt ebenfalls zu erkennen, dass die Größe der Einkopplung des Kanals Q in den Kanal Y durch den hier beschriebenen Ansatz im Vergleich zu den Verfahren nach dem Stand der Technik verdoppelt wird, was zur Beseitigung der Störung des Kanals I in Kauf genommen wird. Daraus, dass Q fast immer wesentlich kleiner als I ist, ergibt sich, dass Q plus Q fast immer kleiner als I plus Q ist. Genauer gesagt, die Störung der Helligkeit besteht in der Summe der Quadrate der umgesetzten I- und Q-Werte, sodass es fast optimal ist, I vollständig zu beseitigen und gleichzeitig Q zu verdoppeln. Nimmt man beispielsweise an, dass I viermal größer als Q ist, bleiben bei optimaler Beseitigung nicht 0%, sondern 22% von I zurück, und Q nimmt nicht auf 200%, sondern auf 188% zu. Um das oben Erwähnte zu realisieren, ist es wünschenswert, die oberen Seitenbänder vor dem Abtasten der Q-Phase am Bezugspunkt 711 von 7 auf 88% abzuschwächen, was zur Erzeugung der gefalteten Y-Werte verwendet wird.
Bei einer weiteren Ausführungsart und Weiterentwicklung der obigen Darlegungen kann man jeden Bildbereich untersuchen, um die Phase und die relativen Größen der Komponenten I und Q lokal zu ermitteln. Dieses adaptive Verfahren kann im Endeffekt dazu führen, dass die Phase der Farbelemente mit hoher Frequenz auf die angrenzenden Farbelemente mit niedriger Frequenz abgestimmt wird. Die gesamte obige Beschreibung ist bis auf die Tatsache gültig, dass dieses adaptive Verfahren im Gegensatz zum NTSC-Fernsehen, bei dem die I- und Q-Werte für einen Mittelwert aller Aufnahmeszenen gewählt werden, einen lokalen I¹-Wert, der mit der dominierenden Farbkomponente in einem Bereich des Bildes im „Gleichtakt" ist, und einen Q¹-Wert festlegt, der die „Quadratur" zu dieser lokalen dominierenden Farbe darstellt.
Um I¹ zu finden, wird das Signal an der Stelle 708 in 7 einer Bandpassfilterung bei der Frequenz F = 1,0 und einer geringen Bandbreite vom Nennwert 0,1 unterzogen, um den Farbträger abzutrennen. Der Absolutwert des entstehenden Signals weist Spitzenwerte auf, welche die I¹-Abtastfrequenz von Block 729 definieren. Die Abtastfrequenz von Block 711 Q¹ ist gegenphasig und tritt zwischen den I¹-Abtastwerten auf. Außerdem wird die Phase von I¹ in Bezug auf I gemessen, und die Koeffizienten der Farbmatrix 750 werden einheitlich mittels Standardverfahren zur Farbraumumwandlung bestimmt.
Insbesondere kann der abgetrennte Farbträger durch eine Sperrbandbreite mit dem Nennwert 0,01 unmittelbar bei 1,0 gesperrt werden, um einen Farbstich der gesamten Aufnahmeszene zu beseitigen, und der Absolutwert des Signals kann in Resonanz gebracht werden, indem es vor dem Messen der die I¹-Abtastfrequenz definierenden Spitzenwerte durch ein Bandpassfilter mit der Nennbandbreite von 0,1 genau um die Frequenz 2,0 herum tritt.
11 zeigt ein System, das ein Objektiv 1102 umfasst, welches ein Bild von einem Objekt 1104 auf eine Sensormatrix 1106 fokussiert. Vor der Sensormatrix ist eine Farbfiltermatrix 1108 angeordnet, welche farbige Schatten mit einem Muster auf die Sensormatrix 1106 wirft, welches durch die Farbfiltermatrix 1108 vorgegeben ist.
Ein Rechner 1110 wie zum Beispiel ein von IBM hergestellter Personal Computer PS/2 (Warenzeichen von International Business Machines Corporation) enthält einen Bus 1112 zur Datenübertragung. Durch eine Adapterkarte 1114 können Daten von der Sensormatrix 1106 digitalisiert und auf den Bus 1112 geschickt werden. An den Bus ist auch ein Prozessor 1116 angeschlossen, der über den Bus Daten von der Matrix empfängt und gemäß dem oben beschriebenen Ansatz interpretiert. An den Bus 1112 ist auch ein Speicher 1118 angeschlossen, um die Steuerschritte für den Prozessor 1116 und die durch den Prozessor interpretierten Daten zu speichern. Eine Grafikkarte 1120 empfängt durch den Prozessor 1116 erzeugte Bilddaten und wandelt diese in eine elektrische Form um, die mit einer Bildschirmanzeige 1122 kompatibel ist. Über einen Tastaturadapter 1124 und eine Tastatur 1126 kann ein Bediener Programme eingeben und die Arbeitsschritte des Rechners steuern.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung eines Farbsignals aus einem Streifenmatrixsensor, welches Folgendes umfasst: Erfassen eines Bildes durch einen Streifenmatrixsensor in Form eines Videosignals mit einem oberen und einem unteren Seitenband und einem Farbträgersignal mit einem dominierenden Farbvektor I; und Demodulieren des Farbvektors I vom Farbträgersignal durch ein asymmetrisches Seitenbandfilter, dadurch gekennzeichnet, dass: das Demodulieren des Farbvektors I das Filtern des Videosignals durch das asymmetrische Seitenbandfilter beinhaltet und das Filter im Vergleich zum unteren Seitenband einen größeren Teil des oberen Seitenbands durchlässt.
Verfahren zum Verarbeiten eines Farbsignals nach Anspruch 1, wobei das Signal ein Streifenmatrixsignal umfasst, welches eine Farbträgersignalfrequenz Fcc und Komponenten X, Q und I einer Matrix aufweist, die eine Nyquistfrequenz Fn definieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst Tiefpassfilterung des Matrixsignals zur Erzeugung eines ersten Signals; Abtasten des ersten Signals zur Erzeugung eines zweiten Signals; Tiefpassfilterung des zweiten Signals zur Erzeugung einer modifizierten Komponente Y des Matrixsignals; Demodulieren des zweiten Signals zur Erzeugung eines dritten Signals; Tiefpassfilterung des dritten Signals zur Erzeugung einer modifizierten Komponente Q des Matrixsignals; Erzeugen eines vierten Signals, das aus der Differenz zwischen dem ersten Signal und der modifizierten Komponente Y besteht; Abtasten des vierten Signals zur Erzeugung eines fünften Signals; Demodulieren des fünften Signals zur Erzeugung eines sechsten Signals; und Tiefpassfilterung des sechsten Signals zur Erzeugung einer modifizierten Komponente I des Matrixsignals.
Verfahren nach Anspruch 2, welches Folgendes beinhaltet: Durchführen einer Matrixtransformation mit den modifizierten Komponenten Y, Q und I zur Erzeugung entsprechender Komponenten R, G bzw. B des Matrixsignals.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die obere Grenzfrequenz Fc der Tiefpassfilterung des Matrixsignals gleich der Nyquistfrequenz Fn der Matrix gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die obere Grenzfrequenz Fc auf einen Nennwert von 1,5 Fcc gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abtasten des ersten Signals bei einer Nennfrequenz von 2 Fcc erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abtasten des ersten Signals bei einer Nennfrequenz von weniger als 2 Fcc erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei beim Abtasten Frequenzen oberhalb der Nyquistfrequenz Fcc durch niedrigere Frequenzen ersetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Phase der Abtastwerte des ersten Signals auf die Phase der Komponente Q ausgerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Tiefpassfilterung des zweiten Signals durch ein Tiefpassfilter erfolgt, das so eingestellt ist, dass die Komponente Q mit einer Nennfrequenz in der Nähe der Frequenz Fcc beseitigt wird, um eine modifizierte Komponente Y des Matrixsignals zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Nennwert der oberen Grenzfrequenz der Tiefpassfilterung des zweiten Signals innerhalb des Bereichs von 0,5 Fcc bis Fcc liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Demodulieren des zweiten Signals mit einer Nennfrequenz von 2 Fcc erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei durch das Demodulieren des zweiten Signals die Abtastwerte des zweiten Signals so verändert werden, dass das dritte Signal erzeugt wird, welches benachbarte Abtastwerte mit einer gleichen Polarität wie bei der Komponente Q aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei durch das Demodulieren des zweiten Signals das Vorzeichen jedes zweiten Abtastwertes des zweiten Signals umgekehrt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Nennwert der Mittenfrequenz der Tiefpassfilterung des dritten Signals weniger als 0,5 Fcc beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Abtasten der Signalwerte des vierten Signals bei einer Nennfrequenz von 2 Fcc erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Phase der Abtastwerte des vierten Signals auf die Phase der Komponente I ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Demodulieren des fünften Signals mit einer Nennfrequenz von 2 Fcc erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei durch das Demodulieren des fünften Signals die Abtastwerte des fünften Signals so verändert werden, dass das sechste Signal erzeugt wird, welches benachbarte Signalwerte mit einer gleichen Polarität wie bei der Komponente I aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei durch das Demodulieren des fünften Signals das Vorzeichen jedes zweiten Abtastwertes des fünften Signals umgekehrt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Nennwert der Mittenfrequenz der Tiefpassfilterung des sechsten Signals 0,5 Fcc beträgt.
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Farbsignals aus einem Streifenmatrixsensor, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein Mittel zum Erfassen eines Bildes durch einen Streifenmatrixsensor in Form eines Videosignals mit einem oberen und einem unteren Seitenband und einem Farbträgersignal mit einem dominierenden Farbvektor I; und ein Mittel zum Demodulieren des Farbvektors I vom Farbträgersignal durch ein asymmetrisches Seitenbandfilter, welches mit dem Erfassungsmittel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass: das Mittel zum Demodulieren des Farbvektors I ein Mittel zum Filtern des Videosignals durch das asymmetrische Seitenbandfilter beinhaltet und das Filter im Vergleich zum unteren Seitenband einen größeren Teil des oberen Seitenbandes durchlässt.
Vorrichtung nach Anspruch 22 zur Verarbeitung eines Farbsignals, welches ein Streifenmatrixsignal mit einer Farbträgersignalfrequenz Fcc und Komponenten Y, Q und I einer Matrix aufweist, die eine Nyquistfrequenz Fn definieren, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein Mittel zur Tiefpassfilterung des Matrixsignals zur Erzeugung eines ersten Signals; ein Mittel zum Abtasten des ersten Signals zur Erzeugung eines zweiten Signals; ein Mittel zur Tiefpassfilterung des zweiten Signals zur Erzeugung einer modifizierten Komponente Y des Matrixsignals; ein Mittel zum Demodulieren des zweiten Signals zur Erzeugung eines dritten Signals; ein Mittel zur Tiefpassfilterung des dritten Signals zur Erzeugung einer modifizierten Komponente Q des Matrixsignals; ein Mittel zum Erzeugen eines vierten Signals, das aus der Differenz zwischen dem ersten Signal und der modifizierten Komponente Y besteht; ein Mittel zum Abtasten des vierten Signals zur Erzeugung eines fünften Signals; ein Mittel zum Demodulieren des fünften Signals zur Erzeugung eines sechsten Signals; und ein Mittel zur Tiefpassfilterung des sechsten Signals zur Erzeugung eines modifizierten Komponente I des Matrixsignals.