DE69633586T2

DE69633586T2 - Einrichtung zur Abtastumsetzung mit verbesserter vertikaler Auflösung und Vorrichtung zur Flimmerreduzierung

Info

Publication number: DE69633586T2
Application number: DE69633586T
Authority: DE
Inventors: Sadayuki Chiyoda-ku Inoue; Naotoshi Chiyoda-ku Maeda; Junji Chiyoda-ku Sukeno; Hiroshi Chiyoda-ku Onishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: DE69633586D1; DE69629423D1; EP0751682A3; EP1307056B1; US5822008A; DE69629423T2; EP0751682B1; EP1307056A1; EP0751682A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abtastumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln eines fortschreitend abgetasteten Videosignals in ein verschachteltes Videosignal.
Eine fortlaufende Abtastung wird bei Computermonitoren verwendet, während eine verschachtelte Abtastung in Fernsehgeräten verwendet wird, so dass der vorgenannt Typ von Abtastumwandlung erforderlich ist, wenn ein von einem Computer ausgegebenes Bild auf einem Fernsehschirm dargestellt wird. Aus dem folgenden Grund wird erwartet, dass dies eine allgemeine Situation wird.
Der Markt für Personalcomputer erweitert sich weltweit rasch, aber die meisten Personalcomputer wurden entweder von Firmen oder durch Einzelpersonen als Geschäftsausrüstungen erworben. Kürzlich haben viele Hersteller die Benutzung von Personalcomputern vereinfacht durch Kombinieren des Computers und seiner Tastatur, Zeigervorrichtung, Monitoranzeige, Plattenlaufwerke und andere Komponenten in eine einzige Einheit, so dass der Benutzer diese Komponenten nicht selbst miteinander verbinden muss, sowie durch Hinzufügen vorinstallierter Software. Diese Personalcomputer sind nicht für den Familiengebrauch beabsichtigt, sondern für den Gebrauch durch eine einzelne Person, die einem vergleichsweise kleinen Anzeigeschirm zugewandt sitzt 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, benötigen sie eine große Anzeige, die gleichzeitig von der ganzen Familie betrachtet werden kann, mit einem Audioteil, das gleichzeitig von der gesamten Familie gehört werden kann. D. h., die Anzeige muss ähnlich einer Fernsehanzeige sein. Der Computer muss auch wie ein Fernsehgerät oder ein anderes audiovisuelles Heimgerät betätigbar sein, beispielsweise mittels einer drahtlosen Fernbedienung.
Das Vorsehen einer kostengünstigen Anzeigevorrichtung für einen derartigen Computer stellt ein Problem dar, da für eine gegebene Größe ein Computermonitor etwa das Vierfache einer Fernsehanzeige kostet. Die am leichtesten verfügbare Lösung für dieses Problem besteht in der Verbindung des Computer mit einem Fernsehgerät über eine Vorrichtung, die die fortlaufende Abtastung des Computers in die von dem Fernsehgerät verwendete verschachtelte Abtastung umwandelt. So wie sich der Personalcomputer in einem Computer für den Familiengebrauch entwickelt, kann vorhergesagt wer den, dass das Computerausgangssignal häufig Fernsehschirmen dargestellt wird, notwendigerweise mit einer Abtastumwandlung.
Es gibt keinen einzelnen Standard für Computeranzeigen, aber der Videografikanordnung (VGA)-Standard wird weit verwendet und kann als ein typisches Beispiel genommen werden. Der VGA-Standard spezifiziert fortlaufendes Abtasten mit 640 effektiven Bildelementen oder Pixeln pro horizontale Abtastzeile und 480 effektive horizontale Abtastzeilen pro Vollbild. Die Abtastrate 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 internationalen Telekommunikationsunion (ITU-R) kann als typisch genommen werden. Dieser Standard spezifiziert 720 effektive Pixel pro horizontale Abtastzeile mit einer Abtastrate von 13,5 Megahertz (13,5 MHz) mit 486 effektiven Abtastzeilen pro Vollbild. Bei Fernsehübertragung ist jedes Vollbild in zwei verschachtelte Halbbilder geteilt, enthaltend die geradzahligen bzw. die ungeradzahligen Abtastzeilen, und die Abtastrate beträgt etwa 60 Halbbilder pro Sekunde. Bei dem von dem National Television System Committee (NTSC) gesetzten Standard beträgt die Abtastrate 59,94 Halbbilder pro Sekunde (59,94 Hz).
Ein Grund für eine Vollbildrate bei der fortlaufenden Abtastung und eine Halbbildrate bei der verschachtelten Abtastung von etwa 60 Hertz liegt darin, dass dieses die Rate ist, bei der das Flimmern aufhört, in dem Bereich von Helligkeitspegeln, die normalerweise auf einem Computermonitor oder Fernsehschirm dargestellt werden, lästig zu sein.
Da die fortlaufende abgetastete Vollbildrate bei einem Computer im Wesentlichen gleich der verschachtelten Halbbildrate des Fernsehgerätes ist, kann die Abtastumwandlung grundsätzlich durch Dezimierung durchgeführt werden: durch Löschen von geradzahligen Abtastzeilen aus einem Vollbild, ungeradzahligen Abtastzeilen aus dem nächsten Vollbild, und abwechselnd so weiter. Dies führt jedoch zu einem schwerwiegenden Flimmerproblem, da computererzeugte Bilder die Tendenz haben, viele scharfe Kanten und andere feine Details zu enthalten. Nach der Abtastumwandlung erscheint ein Detail mit einer vertikalen Ausdehnung von nur einer Abtastzeile nur in jedem zweiten Halbbild, wodurch es mit einer Rate von etwa 30 Hertz flimmert. Wenn das Detail hell ist, ist dieses Flimmern stark sichtbar und irritierend. Jeder scharfe vertikale Helligkeitsübergang erzeugt ein ähnliches Flimmern.
Ein bekanntes Verfahren zum Reduzieren des durch die Abtastumwandlung eines computererzeugten Bildes bewirkten Flimmerns besteht in der Verwendung eines Tiefpass-Raumfilters zum Zurückweisen der höchsten vertikalen räumlichen Frequenzen. Beispielsweise kann ein Filter, das jede horizontale Abtastzeile durch den gewichteten Durchschnitt dieser Abtastzeile selbst (mit einem Gewicht von 1/2) und der benachbarten Abtastzeilen darüber und darunter (jeweils mit einem Gewicht von 1/4) ersetzt, wirksam das Flimmern eliminieren.
Ein Problem besteht darin, dass dieses Filter, während es das Flimmern eliminiert, auch die vertikale Auflösung des Bildes reduziert, so dass vertikale Details verschwommen werden. Insbesondere wird computererzeugter Text häufig schwierig zu lesen. Es sind Verfahren bekannt, die die vertikale Auflösung verbessern durch Herabsetzen des Filterungsgrades in Bereichen, in denen eine geringe vertikale Hochfrequenzenergie vorhanden ist, oder in denen 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, indem Bilder, in denen Text oder andere wichtige Einzelheiten aufgetreten, gedehnt werden. Ein bekanntes Verfahren zum Dehnen eines Bildes kopiert einen Teil des Eingangssignals auf beispielsweise das ungerade Halbbild des Ausgangssignals und konstruiert das gerade 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 ungeraden Halbbilder durch Durchschnittswertbildung erhalten werden. Somit scheint der gesamte Schirm zu flimmern.
Ein anderes bekanntes Dehnungsverfahren kopiert das ursprüngliche Bild sowohl auf das gerade als auch das ungerade Halbbild des Ausgangsbildes, so dass das gerade und das ungerade Halbbild identisch sind. Beide Halbbilder erscheinen dann gleich scharf, aber schwerwiegendes Flimmern tritt an den horizontalen Kanten in dem Ausgangsbild auf.
WO-A-9 411 854 offenbart ein Technik zum Umwandeln eines Computergrafiksignals in ein verschachteltes TV-Videosignal durch Summieren einer reduzierten Intensitätsversion des gegenwärtigen Pixels mit gefilterten Versionen der unmittelbar benachbarten Halbbildzeilen, um feine Details zu bewahren, während das Flimmern der Darstellung wesentlich reduziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist demgemäß wünschenswert, das Flimmern zu reduzieren ohne unnötigen Verlust von vertikaler Auflösung, wenn ein Videosignal von der fortlaufenden Abtastung zu der verschachtelten Abtastung umgewandelt wird.
Es ist auch wünschenswert, die Lesbarkeit von Text in einem Videosignal zu verbessern, das von fortlaufender Abtastung zu verschachtelter Abtastung umgewandelt wurde.
Es ist weiterhin wünschenswert, Flimmern zu vermeiden, wenn ein Bild in dem Prozess der Umwandlung von fortlaufender Abtastung zu verschachtelter Abtastung gedehnt wird.
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung kann verkörpert werden als eine Abtastumwandlungsvorrichtung, die eine Entflimmerungsschaltung hat, die räumliche Frequenzkomponenten mit einer hohen vertikalen räumlichen Frequenz und gleichzeitig einer niedrigen horizontalen räumlichen 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 fortlaufender Abtastung zu verschachtelter Abtastung umgewandelt wird. Die Entflimmerungsschaltung weist eine Kombination von zumindest zwei der folgenden Elemente auf: eine vertikale Filterschaltung zum Trennen von hohen vertikalen räumlichen Frequenzen von niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen und zum Ausgeben zumindest der niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen; eine horizontale Filterschaltung zum Trennen von hohen horizontalen räumlichen Frequenzen von niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen und zum Ausgeben zumindest der hohen horizontalen räumlichen Frequenzen; einen Amplitudenbegrenzer zum Begrenzen der Amplitude von hohen vertikalen räumlichen Frequenzen oder von hohen vertikalen – niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen; einen Gleichstromdetektor zum Erfassen von gleichstromartigen Bereichen des eingegebenen Videosignals und zum Steuern der Operation des Amplitudenbegrenzers; und einen Amplitudenwandler zum Modifizieren der Amplitude von räumlichen Frequenzen, die sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen Richtung hoch sind.
Die Entflimmerungsschaltung kann auch ausgebildet sein zum Dehnen eines Teils des eingegebenen Videosignals durch vertikale Interpolation, gefolgt durch vertikale Tiefpassfilterung. In diesem Fall dehnt eine getrennte horizontale Interpolationsschaltung die ausgewählten Teile horizontal, indem eine horizontale Interpolation durchgeführt wird.
In dem Fall eines Farbvideosignals arbeitet die Ent flimmerungsschaltung vorzugsweise nur in Bezug auf die Helligkeitskomponente.
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 nach 5;
7 ist ein Blockschaltbild des horizontalen Tiefpassfilters nach 5;
8 ist ein räumliches Frequenzdiagramm, das die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels illustriert;
9 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;
10 illustriert die Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers nach 9;
11 illustriert eine Veränderung der Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers nach 9;
12 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem dritten Ausführungsbeispiel;
13 ist ein Blockschaltbild des zweiten vertikalen Tiefpassfilters nach 12;
14 illustriert die Frequenzcharakteristik des ersten vertikalen Tiefpassfilters nach 12;
15 illustriert die Frequenzcharakteristik des zweiten vertikalen Tiefpassfilters nach 12;
16 ist ein räumliches Frequenzdiagramm, das die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels illustriert;
17 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem vierten Ausführungsbeispiel;
18 ist ein Blockschaltbild des Gleichstromdetektors nach 17;
19 illustriert die Begrenzungscharakteristiken des Amplitudenbegrenzers nach 17;
20 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem fünften Ausführungsbeispiel;
21 illustriert die Arbeitscharakteristik des Amplitudenwandlers nach 20;
22 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem sechsten Ausführungsbeispiel;
23 ist ein Blockschaltbild des horizontalen Tiefpassfilters nach 22;
24 illustriert eine erste Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers nach 22;
25 illustriert eine zweite Begrenzungscharakteristik des Amplitudenbegrenzers nach 22;
26 illustriert die Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels bei einem Bild, das in der horizontalen Richtung im Wesentlichen konstant ist, aber einen Stufenübergang in der vertikalen Richtung hat;
27 illustriert die Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels bei einem Bild, das nicht wesentlich konstant in der horizontalen Richtung und einen Stufenübergang in der vertikalen Richtung hat;
28 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem siebenten Ausführungsbeispiel;
29 ist ein Blockschaltbild nach dem achten Ausführungsbeispiel;
30 ist ein Blockschaltbild der Entflimmerungsschaltung nach dem achten Ausführungsbeispiel;
31 ist ein Blockschaltbild, des vertikalen Tiefpassfilters nach 30;
32 ist ein Blockschaltbild, der horizontalen Interpolationsschaltung nach dem achten Ausführungsbeispiel;
33 ist ein Flussdiagramm, das den Dehnungs- und Flimmerunterdrückungsvorgang nach dem achten Ausführungsbeispiel illustriert;
34 ist ein Diagramm, das weiterhin den Dehnungs- und Flimmerunterdrückungsvorgang nach dem achten Ausführungsbeispiel illustriert;
35 ist ein Blockschaltbild einer Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung; und
36 ist ein Blockschaltbild einer anderen Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten veranschaulichenden Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele werden beschrieben als Umwandlung eines VGA-Videosignals, das von einem Computer ausgegeben wurde, in ein Videosignal entsprechend den von dem National Television System Committee (NTSC) gesetzten Standard für die Wiedergabe durch ein Fernsehgerät, mit der Ausnahme, dass die Helligkeits- und Chrominanzkomponenten des NTSC-Signals getrennt verbleiben.
Bevor die Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist es nützlich, eine technische Beschreibung der Weise zu geben, in der ein Flimmern auftritt.
Die Frequenzcharakteristiken eines Videosignals können beschrieben werden durch eine dreidimensionale Fouriertransformation, die in Beziehung auf zwei räumliche Achsen und eine zeitliche Achse durchgeführt wird. 1 illustriert die vertikalen und zeitlichen Frequenzcharakteristiken eines fortlaufend abgetasteten Videosignals mit einer Vollbildrate von 60 Hz und einer Auflösung von 525 horizontalen Abtastzeilen pro Vollbild, enthaltend Abtastzeilen in dem vertikalen Austastintervall, die 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, gemessen in Hertz. Die Frequenzkomponenten eines fortlaufend abgetasteten Videosignals erscheinen wiederholt um mehrfache von 60 Hz in der zeitlichen Richtung herum und mehrfache von 525 cpH in der vertikalen Richtung herum, in Bereichen wie dem Bereich 2.
Die negativen Frequenzwerte in 1 haben im Wesentlichen dieselbe Bedeutung wie die positiven Frequenzwerte. Die Frequenzkomponenten entsprechend einem vertikalen feinen Detail befinden sich sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Bereichs 2 und der anderen Bereiche.
2 illustriert die Frequenzcharakteristiken des Signals nach 1 nach der Umwandlung von fortlaufender zu verschachtelter Abtastung. Die horizontale und 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 Mehrfache von 30 Hz und 525/2 cpH herum befinden. Die vertikalen räumlichen Frequenzen, die das Flimmern bewirken, treten in den schraffierten Bereichen auf, beispielsweise, wo die höchsten positiven vertikalen räumlichen Frequenzen 4 im Bereich 2 mit negativen vertikalen räumlichen Frequenzen 5 im Bereich 3 zusammentreffen, oder wo die höchsten negativen räumlichen Frequenzen 6 im Bereich 2 mit positiven räumlichen Frequenzen 7 im Bereich 8 zusammenfallen.
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 jetzt die horizontale räumliche Frequenz (μ) an, die herkömmlich in Megahertz gemessen wird. Die Schraffur wird wieder zur Anzeige der Frequenzkomponenten verwendet, die ein Flimmern bewirken. Wenn die Frequenzkomponenten in Bereichen 4 und 6 eliminiert sind, verschwindet das Flimmern, aber die vertikale Auflöse leidet darunter, wie vorstehend festgestellt ist.
Die Ausführungsbeispiele nach 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 ist, während eine adäquate vertikale räumliche Auflösung aufrecht erhalten wird. Der Grad des Filterns, Begrenzens oder Dämpfens reagiert auf horizontale räumliche Frequenzcharakteristiken des Videosignals.
Erstes Ausführungsbeispiel
4 zeigt die allgemeine Struktur des ersten Ausführungsbeispiels. Das VGA-Signal umfasst getrennte rote, grüne und blaue Komponentensignale (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 Synchronisierungssignal (TV SYNC) zu einem Eingangsanschluss 16.
Das rote, grüne und blaue Komponentensignal werden zu einer Matrixschaltung 18 geliefert, die sie in analoge Helligkeit- und Chrominanzsignale umgewandelt, 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 gefilterten Farbdifferenzsignale R–Y und B–Y werden dann durch drei Analog-Digital(A/D)-Wandler 24, 26 und 28 in digitale Signale umgewandelt.
Das digitalisierte Helligkeitssignal (als Yin bezeichnet) wird durch eine neue Entflimmerungsschaltung 30 geführt, und das sich ergebende gefilterte Helligkeitssignal (als Yout bezeichnet) 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 Zeitpunkten 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 Chromacodierer 48 geliefert, der sie in ein 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 einer ersten Phasenregelschleifen(PLL)-Schaltung 54 und einer Speichersteuerschaltung 56 liefert. Die erste PLL-Schaltung 54 liefert Taktsignale zu den A/D-Wandlern 24, 26 und 28, der Entflimmerungsschaltung 30 und der Speichersteuerschaltung 56.
Das TV-Synchronisationssignal wird von einem zweiten Synchronisationsdetektor 58 erfasst, der horizontale und vertikale Synchronisationsimpulse zu der Synchronisationssignal-Hinzufügungsschaltung 44, dem Chromacodierer 48, einer zweiten PLL-Schaltung 60 und der Speichersteuerschaltung 58 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 Entflimmerungs schaltung 30 nach 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 Subtraktionsvorrichtung 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 an (enthalten die Helligkeitskomponenten mit niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen), das von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 ausgegeben wird. V_H zeigt das vertikale Hochfrequenz-Helligkeitssignal an (enthaltend Helligkeitskomponenten mit hohen vertikalen räumlichen Frequenzen), das durch Subtraktion 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 wurde.
In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass sämtliche dieser Signale acht Bit-Signale sind. Die möglichen Werte für Yin und V_L sind von null bis zweihundertfünfundfünfzig (0 bis 255). Die möglichen Werte von V_H und Y_HH sind von minus einhundertsiebenundzwanzig bis plus einhundertachtundzwanzig (–127 bis 128).
6 zeigt die Struktur des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68 nach 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 geführt. Diese Zeilenspeicher 80 und 82 werden durch die an einem Eingangsanschluss 64 empfangenen Speichersteuersignale gesteuert. Das Eingangssignal zum Zeilenspeicher 80, das Ausgangssignal vom Zeilenspeicher 80 und das Ausgangssignal vom Zeilenspeicher 82 werden zu jeweiligen Multiplikationsvorrichtungen 84, 86 und 88 geliefert und mit dem jeweiligen Wichtungskoeffizienten (Anzapfkoeffizienten) 1/4, 1/2 und 1/4 multipliziert. Die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 84, 86 und 88 werden durch 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, dann zu einem zweiten Register 98 geführt. Das Eingangssignal in das Register 96, das Ausgangssignal von dem Register 96 und das Ausgangssignal von dem Register 98 werden zu jeweiligen Multiplikationsvorrichtungen 100, 102 und 104 geliefert und mit den jeweiligen Wichtungskoeffizienten –1/4, 1/2 und –1/4 multipli ziert. Die Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 100, 102 und 104 werden durch einen Addierer 106 addiert und als das Horizontale-Hochfrequenz-Vertikale-Hochfrequenz-Signal Y_HH zu einem Ausgangsanschluss 108 geliefert.
Wie die 5, 6 und 7 zeigen, sind die Hardwareanforderungen an die Entflimmerungsschaltung 30 beschreiben, 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 1/2, 1/4 oder –1/4 multiplizieren, brauchen sie nur eine Ein- oder Zweibit-Rechtsverschiebungsoperation oder eine Zweibit-Rechtsverschiebungs- und eine Komplementzwei-Operation durchzuführen. Die Rechtsverschiebungsoperationen können einfach durch Mittel aus geeigneten Signalleitungsverbindungen 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 auffälliger als in einem kleinen Bereich auftretendes Flimmern. Wenn ein großer Bereich flimmert, ist nicht nur das Flimmern offensichtlich, sondern das menschliche Auge erweitert die Wahrnehmung des Flimmerns auf benachbarte Bereiche, so dass auch solche Bereiche zu flimmern scheinen. Wenn somit die horizontalen Teilungslinien oder die obere und die untere Grenzlinie in einer Tabelle oder einem Diagramm flimmern, ist das Flimmern außerordentlich irritierend; die gesamte Tabelle oder das Diagramm scheinen zu vibrieren. Wenn nur die sehr kurzen horizontalen Linien, die in Textbuchstaben in der Tabelle oder dem Diagramm auftreten, flimmern, ist das Flimmern kaum wahrnehmbar und bewirkt keine Irritation.
Das erste Ausführungsbeispiel trennt demgemäß vertikale räumliche Frequenzkomponenten, die ein offensichtliches Flimmern bewirken, von Komponenten, die weniger wahrnehmbares Flimmern bewirken, und entfernt nur Komponenten, die offensichtliches Flimmern bewirken. Genauer gesagt, zuerst werden alle Flimmern bewirkenden Komponenten entfernt und dann werden solche Komponenten, die weniger wahrnehmbares Flimmern bewirken, zurückaddiert. Die vertikale Auflösung in Bereichen mit feinen Einzelheiten wie Textbereichen wird hierdurch ausreichend wiederhergestellt, um die Einzelheiten zu sehen, beispielsweise den Text zu lesen.
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, zurückaddiert. Somit werden nur die Komponenten in den Bereichen 114 und 120, die eine hohe vertikale räumliche Frequenz mit einer niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz 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 das rote, grüne und blaue Komponentensignal, die an den Eingangsanschlüssen 9, 10 und 12 empfangen wurden, durch die 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 ausgegebenen Bandbreite. Diese Bandbegrenzung hat geringe Wirkung auf die endgültige Bildqualität, da das menschliche Auge weniger empfindlich für Chrominanzeinzelheiten als für Helligkeitseinzelheiten ist. Aufgrund 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 Datenrate von jedem der digitalisierten Farbdifferenzsignale R–Y und B–Y ist daher die Hälfte der Datenrate 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 26 geliefert. Der zu dem A/D-Wandler 24 gelieferte Abtasttakt, der nachfolgend als der 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 Speicher steuerschaltung 56.
Die Speichersteuerschaltung 56 verwendet das von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 gelieferte horizontale VGA-Synchronisationssignal, um Lese- und Schreibsteuersignale für die Zeilenspeicher 70, 80 und 82 in der Entflimmerungsschaltung 30 und ihrem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 zu erzeugen. Diese Zeilenspeicher sind beispielsweise Schiebespeicherschaltungen (FIFO), 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 als auch die vertikalen VGA-Synchronisationssignale, die von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 geliefert wurden, um Lese- und 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 am 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 von einer horizontalen Abtastzeile zu dem zweiten Zeilenspeicher 82 und der Multiplikationsvorrichtung 86 aus. Der zweite Zeilenspeicher 82 gibt das Helligkeitssig nal 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 am Eingangsanschluss 64.
Wenn ein Helligkeitspixel dem ersten Zeilenspeicher 80 ausgegeben und in der Multiplikationsvorrichtung 86 mit 1/2 multipliziert wird, werden die Helligkeitspixel direkt darüber und darunter gleichzeitig in den Multiplikationsvorrichtungen 84 und 88 mit 1/4 multipliziert. Indem die Summe dieser drei Produkte gebildet wird, weist der Addierer 90 die das Flimmern bewirkten hohen vertikalen räumlichen Frequenzen zurück, wobei das vertikale Niedrigfrequenz-Helligkeitssignal V_L mit nur niedrigeren vertikalen räumlichen Frequenzen verbleibt. V_L kann als um eine horizontale Abtastzeile mit Bezug auf Yin verzögert angesehen werden.
Wenn ein Pixelwert von dem ersten Zeilenspeicher 80 ausgegeben wird, in der Multiplikationsvorrichtung 86 mit 1/2 multipliziert und durch den Addierer 90 addiert wird, bewirken die Lese- und Schreibsteuersignale, die von der Speichersteuerschaltung 56 am Eingangsanschluss 64 empfangen werden, dass der Zeilenspeicher 70 in 5 denselben Pixelwert ausgibt. Die Subtraktionsvorrichtung 72 subtrahiert daher den gefilterten Tiefpasswert jedes Pixels von dem ungefilterten Wert desselben Pixels. Auf diese Weise werden alle diejenigen niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen, die von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 übrig gelassen wurden, durch die Subtraktionsvorrichtung 72 entfernt, wodurch nur hohe vertikale räumliche Frequenzen in dem Ausgangssignal V_H der Subtraktionsvorrichtung 72 verbleiben.
Gemäß 7 wird dieses vertikale Hochfrequenzsignal V_H durch das horizontale Hochpassfilter 74 am Eingangsanschluss 94 empfangen und zu dem ersten Register 96 und der Multiplikationsvorrichtung 100 in dem 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 von der ersten PLL-Schaltung 54 ausgegebenen VGA-Punkttakt gesteuert, obgleich dies nicht ausdrücklich in der Zeichnung gezeigt ist.
Wenn ein V_H-Pixelwert von dem ersten Register 96 ausgegeben und durch die Multiplikationsvorrichtung 102 mit 1/2 multipliziert ist, werden die Werte der benachbarten Pixel nach rechts und links gleichzeitig in den Multiplikationsvorrichtungen 100 und 104 mit –1/4 multipliziert. Indem die Summe dieser drei Produkte gebildet wird, weist der Addierer 106 niedrige horizontale räumliche Frequenzen zurück. Da das Eingangssignal V_H in das horizontale Hochpassfilter 74 nur hohe vertikale räumliche Frequenz enthielt, enthält das Ausgangssignal Y_HH des horizontalen Hochpassfilters 74 nur Komponenten, die gleichzeitig sowohl eine hohe horizontale als auch eine hohe vertikale räumliche Frequenz haben (Bereiche 112, 116, 118 und 122 in 8). Y_HH kann als um ein Pixel mit Bezug V_H und V_L verzögert angesehen werden.
Gemäß 5 verzögert das Register 76 V_L um ein Pixel, 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 niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen als auch die in Y_HH vorhanden hohen vertikalen, hohen horizontalen räumlichen Frequenzen. In 8 enthält dieses Signal Yout alle Komponenten mit Ausnahme derjenigen in den schraffierten Bereichen 114 und 120.
Gemäß 4 werden 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 entsprechend den von der Speichersteuerschaltung 56 empfangenen Schreibsteuersignalen wie folgt gespeichert. Die von der Speichersteuerschaltung 56 zu den Vollbildspeicher 32, 34 und 36 gelieferten Steuersignale sind ausgebildet für die Umwandlung eines fortlaufend abgetasteten digitalen Videosignals, das mit einer Vollbildrate von 60 Hz eingegeben wird, in ein verschachteltes digitales Videosignal, das mit einer Halbbildrate 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. Nach Empfang eines vertikalen VGA-Synchronisationssignals von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 bestimmt die Speichersteuerschaltung 56, ob die folgenden Videodaten ein gerades Halbbild oder ein ungerades Halbbild werden. Diese Entscheidung kann gemacht werden, indem jedes vertikale VGA-Synchronisationssignal ein Gerade/Ungerade-Kennzeichen kippt. Wenn die Entscheidung ein ungera des Halbbild ist, erzeugt die Speichersteuerschaltung 56 Steuersignale, um die ungeradzahligen Abtastzeilen in die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 zu schreiben. Wenn die Entscheidung ein gerades Halbbild ist, erzeugt die Speichersteuerschaltung 56 Steuersignale, um die geradzahligen Abtastzahlen in die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 zu schreiben. Die Speichersteuerschaltung 56 unterscheidet zwischen gerad- und ungeradzahligen Zeilen durch Zählen der von dem ersten 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 ungeradzahlige Abtastzeilen usw. Jeder Vollbildspeicher 32, 34 und 36 hat getrennte Bereiche zum Speichern von zwei Halbbildern von digitalen Videodaten, ein gerades Halbbild und ein ungerades Halbbild. Eines der von der Speichersteuerschaltung 56 ausgegebenen Steuersignale, das von dem vorgenannten Gerade/Ungerade-Kennzeichen erzeugt werden kann, schaltet zwischen diesen beiden Halbbildern um. Die Speichersteuerschaltung 56 liefert auch Adressensignale und Schreibfreigabesignale, die erzeugt sind anhand der von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 empfangenen horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale und der von der ersten PLL-Schaltung 54 empfangenen Taktsignale. Nur die Werte von Pixeln in dem VGA-Bildbereich werden in den Vollbildspeichern gespeichert; Werte in den horizontalen und vertikalen Austastintervallen werden nicht gespeichert.
Aus dem an dem Eingangsanschluss 16 empfangenen Fernseh-Synchronisationssignal erfasst der zweite Syn chronisationsdetektor 58 horizontale und vertikale Synchronisationssignale, bestimmt, ob das jedem vertikalen Synchronisationssignal folgende Halbbild ein gerades oder ungerades Halbbild ist, und erzeugt ein Entscheidungssignal für ein gerades/ungerades Halbbild. Anhand der von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 erfassten horizontalen Synchronisationssignale erzeugte die zweite PLL-Schaltung 60 Helligkeits- und Chrominanztaktsignale, wobei der Chrominanztakt die halbe Frequenz des Helligkeitstakts 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 vertikalen Synchronisationssignalen und dem Entscheidungssignal für ein gerades/ungerades Halbbild von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58. Der zweite Synchronisationsdetektor 58 sendet auch die horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale und das Entscheidungssignal für ein gerades/ungerades Halbbild zu der Synchronisationssignal-Additionsschaltung 44 und dem Chromacodierer 48.
Unter Verwendung der horizontalen und vertikalen Synchronisationssignale und des Entscheidungssignals für ein gerades/ungerades Halbbild, das von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 empfangen wurde, und der von der zweiten PLL-Schaltung 60 empfangen Taktsignale erzeugt die Speichersteuerschaltung 56 Lesesteuersignale für die Vollbildspeicher 32, 34 und 36. Die Lesesteuersignale enthalten Adressensignale, Lesefreigabesignale und Signale, die das gerade oder ungerade 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 von den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 ausgegebenen verschachtelten digitalen Videosignale in verschachtelte analoge Videosignale um. Zu dem von dem D/A-Wandler 38 ausgegebenen verschachtelten analogen Helligkeitssignal Y fügt die Synchronisationssignal-Additionsschaltung 44 horizontale und vertikale Synchronisationsimpulse, die von den horizontalen und vertikalen Synchronisationssignalen erzeugt wurden, und das von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 empfangene Entscheidungssignal für ein gerades/ungerades Halbbild hinzu. die Synchronisationssignal-Additionsschaltung 44 fügt auch zusätzliche erforderliche Signalsignalsegmente in die horizontalen und vertikalen Austastintervalle ein.
Der Chromacodierer 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 Chrominanzausgangssignal C geschaffen wird. Die Modulation wird synchron mit den horizontalen und vertikalen Synchronisationssignalen und dem von dem zweiten Synchronisationsdetektor 58 empfangenen Entscheidungssignal für ein gerades/ungerades Halbbild durchgeführt.
Die analogen Helligkeits- und Chrominanzsignale Y und C können von den Ausgangsanschlüssen 46 und 50 direkt zu einem Fernsehgerät geliefert werden, oder, falls erforderlich, können sie in ein zusammengesetztes Videosignal kombiniert und zu dem Fernsehgerät geliefert werden.
Es gibt zwei Gründe, warum der erste Schritt in dem Abtastumwandlungsvorgang die Umwandlung der roten, grünen und blauen VGA-Komponentensignale in das Helligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignale R–Y und B–Y ist, anstelle die roten, grünen und blauen Komponentensignale direkt zu verarbeiten.
Der erste Grund betrifft die Fähigkeit des menschlichen Auges, Flimmern zu erfassen. Der menschliche Sehsinn ist außerordentlich empfindlich für Helligkeitsflimmern, aber er 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 Farbdifferenzsignalen zu bewerten, wobei das in der Entflimmerungsschaltung 30 angewendete Verfahren benutzt wurde. Es wurde gefunden, dass die Entfernung von Flimmern aus den Farbdifferenzsignalen weniger bemerkenswert war als der begleitende Verlust der vertikalen Auflösung. Die Entfernung von Flimmern nur aus dem Helligkeitssignal Y und nicht aus den Farbdifferenzsignalen R–Y und B–Y hilft daher den Verlust von vertikaler Auflösung in dem Abtastumwandlungsprozess zu minimieren, und das in den Farbdifferenzsignalen verbleibende Flimmern hat geringe Wirkung auf die wahrgenommene Bildqualität. Weiterhin ist nur eine Entflimmerungsschaltung 30 erforderlich, um das Flimmern aus dem Helligkeitssignal Y zu entfernen, während drei derartiger 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 in dem Helligkeitssignal Y, aber nicht sehr empfindlich für Änderungen in den Farbdifferenzsignalen. Somit ist das menschliche 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 herabgesetzt. Der Leistungsverbrauch wird ebenfalls verringert aufgrund der reduzierten Chrominanztaktrate.
Das erste Ausführungsbeispiel reduziert das Flimmern durch Entfernen von Helligkeitssignalkomponenten, die gleichzeitig hohe vertikale und niedrige horizontale räumliche Frequenzen haben, ohne andere Helligkeitskomponenten zu entfernen und ohne irgendwelche wahrnehmbaren Chrominanzinformationen zu entfernen. Das Ergebnis besteht in der Eliminierung des am stärksten wahrgenommenen Flimmerns, während eines ausreichende vertikale Auflösung für die meisten zu lesenden Textgrößen verbleiben und viele vertikale Einzelheiten sichtbar sind. Eine Computersimulation des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, dass bei einem Betrachtungsabstand gleich der Höhe des Schirms (1H) etwas wahrnehmbares Flimmern beispielsweise an schrägen Kanten von Textbuchstaben vorhanden ist, 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 ergibt sich aus dem horizontalen Hochfrequenz-/vertikalen Hochfrequenzsignal Y_HH, so dass dieses verbleibende Flimmern herabgesetzt werden kann durch Dämpfen der Amplitude des Ausgangssignals des horizontalen Hochpassfilters 74. Beispielsweise 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 einen Faktor zwei gedämpft wird. Ein getrennter Amplitudenwandler kann auch vorgesehen sein, wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten nur hinsichtlich der internen Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
9 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 bei 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 Eingangs-/Ausgangs-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 sinkt der Ausgangswert auf null. Das Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 128 ist somit auf eine maximale Amplitude von ±L begrenzt. Die Computersimulation zeigt, dass, wenn der Wert der von dem Addierer 72 ausgegebenen vertikalen Hochfrequenzkomponente V_H im Bereich von minus einhundertsiebenundzwanzig bis plus einhundertachtundzwanzig liegt, die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn L zwischen etwa zehn und zwanzig liegt.
Das Grundprinzip 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 beispielsweise zwischen Schwarz und Weiß flimmert, ist viel irritierender als ein solches, das zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Schattierungen von Grau flimmert. Somit kann selbst großflächiges Flimmerns bis zu einer begrenzten Flimmeramplitude toleriert werden.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Beschreibung ist auf die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30 beschränkt; andere Teile arbeiten wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Gemäß 9 wird das von dem Addierer 72 ausgegebene vertikale Hochfrequenzsignal V_H gleichzeitig in das horizontale Hochpassfilter 74 und das Register 124 eingegeben. Wie vorstehend erläutert wurde, besteht eine Verzögerung äquivalent einem Pixel zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des horizontalen Hochpassfilters 74. Synchron mit dem von der ersten PLL-Schaltung 54 gelieferten Taktsignal verzögert das Register 124 V_H um einen gleichen Einpixel- Betrag. 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 eine hohe horizontale räumliche Frequenz haben, und es verbleiben die Komponenten, die eine hohe vertikale räumliche Frequenz mit einer niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz kombinieren. Das Ausgangssignal der Subtraktionsvorrichtung 126, das als V_HL bezeichnet wird, entspricht den schraffierten Bereichen 114 und 120 in 8.
Die Amplitudenbegrenzer 128 begrenzt das Ausgangssignal der Subtraktionsvorrichtung 126, wie in 10 gezeigt ist, 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 Ausgangssignals 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 endgültige 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 eine hohe vertikale räumliche Frequenz mit einer niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz kombinieren.
Verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel lässt die Entflimmerungsschaltung 30 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zu, dass mehr Flimmern hindurchgeht, aber da das zusätzliche Flimmern auf kleine Amplitudenpegel beschränkt 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 gedämpften Form.
Computersimulationen zeigen, dass das zweite Ausführungsbeispiel Ergebnisse liefert, die im Allgemeinen ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, wobei wahrgenommenes Flimmern auf kleine Bereiche wie die schrägen Teile von Textbuchstaben beschränkt ist und in einem Abstand, der gleich drei Schirmhöhen ist, nicht mehr wahrnehmbar wird. Dies ist jedoch eine bemerkenswerte Verbesserung in Bezug auf die Sichtbarkeiten von vertikalen Einzelheiten und die Lesbarkeit von Text.
Der Amplitudenbegrenzer 128 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist nicht auf den in 10 gezeigten Typ von Charakteristik beschränkt. Er kann beispielsweise die in 11 gezeigte Charakteristik haben, die einfach das Ausgangssignal auf eine maximale Amplitude von ±L begrenzt. Insbesondere ist der Ausgangswert bis zu ±L identisch mit dem Eingangswert und bleibt konstant bei ±L, wenn der Eingangswert ±L überschreitet. Die Computersimulation zeigt, dass die Charakteristik in 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 manu ellen Steuervorrichtung geliefert werden, so dass der Benutzer das Flimmern entsprechend dem Betrachtungsabstand einstellen kann. Alternativ kann das Steuersignal von dem Computer erhalten werden, der das eingegebene VGA-Videosignal 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 internen Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
12 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 5 für 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 ausgetauscht, und die Position des Registers 76 wurde entsprechend bewegt. Zusätzlich wurde der Zeilenspeicher 70 des ersten Ausführungsbeispiels ersetzt durch ein zweites vertikales Tiefpassfilter 132.
Das horizontale Hochpassfilter 74 erzeugt ein horizontales Hochfrequenzsignal H_H, das Signalkomponenten mit hoher horizontaler räumlicher Frequenz enthält, ungeachtet ihrer vertikalen räumlichen Frequenzen. Die Subtraktionsvorrichtung 72 subtrahiert nun H_H von Yin, um ein horizontales Niedrigfrequenzsignal H_L zu erzeugen, das Signalkomponenten mit niedrigen hori zontalen räumlichen Frequenzen enthält. 13 zeigt die interne Struktur des zweiten vertikalen Tiefpassfilters 132. Das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 hat einen Eingangsanschluss 134 für den Empfang des horizontalen Hochfrequenzsignals H_H, einen Ausgangsanschluss 136, der mit dem Addierer 78 in 12 gekoppelt ist, zwei Zeilenspeicher 138 und 140, die jeweils H_H 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 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 werden. Wie durch den Vergleich der 6 und 13 ersichtlich ist, ist die Struktur des zweiten vertikalen Tiefpassfilters 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 zeigt die 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 eliminiert vollständig die vertikale räumliche Frequenz entsprechend 525/2 cpH in der Mitte dieses Bereichs 148 und dämpft andere räumliche Frequenz im Bereich 148 stark.
15 zeigt die Frequenzcharakteristik des zweiten vertikalen Tiefpassfilters 132 und die mathematische Formel für diese 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 diejenige in 14, aber das zweite vertikale Tiefpassfilter 132 dämpft alle vertikalen Frequenzen um einen geringeren Betrag als dies das erste vertikale Tiefpassfilter 68 tut, und es reduziert daher das Flimmern weniger als das erste vertikale Tiefpassfilter 68.
16 zeigt die zweidimensionale räumliche Frequenzebene und illustriert das Prinzip der Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels. Die horizontale und 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 breiten Bereich, so dass das Flimmern 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 verschiedenen vertikalen Tiefpassfiltern, so dass das Flimmern mehr in dem Bereich 150 als in dem Bereich 152 reduziert wird. 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 wahrnehmbares Flimmern nahezu vollständig eliminiert wird, während noch 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 Elementen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel arbeiten.
Gemäß 12 wird das am Eingangsanschluss 62 empfangene digitale Helligkeitssignal Yin zu dem horizontalen Hochpassfilter 74 und dem Register 76 geliefert. Das horizontale Hochpassfilter 74 weist niedrige horizontale räumliche Frequenzen (Bereich 150 in 16) zurück und gibt das horizontale Hochfrequenzsignal H_H (das die horizontalen räumlichen Frequenzen im Bereich 152 in 16 enthält) mit einer Verzögerung von einem Pixel 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 es entsprechend den in 14 und 15 angezeigten Frequenzcharakteristik arbeitet, dämpft das erste vertikale Tiefpassfilter 68 stark die hohen vertikalen räumlichen Frequenzen in dem schraffierten 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 kombiniert, 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 größeren Ausmaß als bei dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert; das Flimmern geringen Ausmaßes, 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 jedoch mehr 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 indem beispielsweise die Koeffizienten der Multiplikationsvorrichtungen geändert werden oder zusätzliche Filteranzapfungen (zusätzliche Zeilenspeicher und Multiplikationsvorrichtungen) vorgesehen werden. Nichtlineare Filter mit Amplitudenbegrenzern ähnlich dem Amplitudenbegrenzer 128 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel können auch verwendet werden. Im Allgemeinen kann jeder Typ von Tiefpassfilter verwendet werden, solange wie das erste vertikale Tiefpassfilter 68 hohe vertikale räumliche Frequenzen stärker dämpft als das zweite vertikale Tiefpassfilter 132.
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 drei Signale mit beispielsweise 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 empfangen, und die höchsten horizontalen räumlichen Frequenzen sollten die geringste Flimmerdämpfung empfangen.
Viertes Ausführungsbeispiel
Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur in der internen Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
17 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 5 für die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 62, 64 und 66 verwendet werden. Die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem vierten Ausführungsbeispiel hat ein einzelnes vertikales Hoch-/Niedrig-Trennfilter 154, das zwei Zeilenspeicher 156 und 158, drei Multiplikationsvorrichtungen 160, 162 und 164, zwei Addierer 166 und 168 und eine Subtraktionsvor richtung 170 aufweist. Die Subtraktionsvorrichtung 170 gibt ein vertikales Hochfrequenzsignal V_H zu einem Amplitudenbegrenzer 171, 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 zu dem Ausgangsanschluss 76 liefert.
18 zeigt die Struktur des Gleichstromdetektors 172. Das Helligkeitssignal Yin wird an einem Eingangsanschluss 174 empfangen und zu einer Durchschnittswert-Bildungsschaltung 175 und einer Verzögerungsschaltung 176 geliefert. Die Durchschnittswert-Bildungsschaltung 175 bildet den Durchschnitt des Helligkeitssignals Yin über eine bestimmte Anzahl von horizontal benachbarten Pixeln. Eine Subtraktionsvorrichtung 177 subtrahiert den von der Durchschnittswert-Bildungsschaltung 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 Flimmern mit hoher Amplitude leichter wahrnimmt als Flimmern mit niedriger Amplitude. Das wahrgenommene Flimmern bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist demgemäß reduziert durch Begrenzen der Amplitude von vertikalen Hochfrequenz-Helligkeitsschwankungen. In Bereichen mit nur sehr niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen, in denen der Helligkeitspegel in der horizontalen Richtung im Wesentlichen konstant ist und das Flimmern am stärksten bemerkbar wäre, sind vertikale Hochfrequenz-Helligkeitsschwankungen nicht nur begrenzt, sondern auf null reduziert.
Bereiche mit horizontal konstantem Helligkeitspegel sind Bereiche, in denen in jeder horizontalen Abtastzeile das Helligkeitssignal einen Gleichstromcharakter hat. Der Ausdruck "gleichstromartig" wird nachfolgend mit der Bedeutung "im Wesentlichen konstanter Helligkeitspegel in der horizontalen Richtung" verwendet.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30 nach dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. Andere Elemente des vierten Ausführungsbeispiels arbeiten wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
In 17 arbeiten 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. Die zwei Addierer 166 und 168 bilden die Summe der Ausgangssignale aller drei Multiplikationsvorrichtungen 160, 162 und 164, so dass das vertikale Niedrigfrequenzsignal V_L, das von dem vertikalen Trennfilter 154 ausgegeben wird, bei dem vierten Ausführungsbeispiel identisch mit dem von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 ausgegebenen vertikalen Niedrigfrequenzsignal V_L nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist.
Die Subtraktionsvorrichtung 170 subtrahiert die Summe der Ausgangssignale der Multiplikationsvorrichtungen 160 und 164 von dem Ausgangssignal der Multiplikati onsvorrichtung 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 wie ein horizontales Hochpassfilter in 7 wirken. Das von der Subtraktionsvorrichtung 170 ausgegebene Signal V_H ist komplementär zu dem von dem Addierer 168 ausgegebenen Signal V_L derart, dass, wenn V_H und V_L miteinander addiert werden, das Ergebnis identisch mit dem am Eingangsanschluss 62 empfangenen Helligkeitssignal Yin ist (mit einer Verzögerung von einer Zeile). Das von dem vertikalen Trennfilter 154 ausgegebene vertikale Hochfrequenzsignal V_H ist daher identisch mit dem von der Subtraktionsvorrichtung 72 in 5 bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhaltenen Hochfrequenzsignal V_H.
In 18 bildet die Durchschnittswert-Bildungsschaltung 175 den Durchschnitt von beispielsweise fünf aufeinander folgenden Abtastungen des Helligkeitssignals Yin. Die Verzögerungsschaltung 176 verzögert Yin um einen entsprechenden Betrag, beispielsweise drei Abtastungen, so dass die Subtraktionsvorrichtung 177 die Differenz zwischen dem von der Durchschnittswert-Bildungsschaltung 175 erhaltenen Durchschnittswert und vorzugsweise dem mittleren (z. B. dritten) Abtastwert der durch die Durchschnittswert-Bildungsschaltung 175 der Durchschnittswertbildung unterzogenen Abtastwerte erhält. Der Komparator 178 vergleicht den Absolutwert dieser Differenz Y_E mit einem positiven Schwellenwert β, aktiviert das Steuersignal S am 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 Durchschnittswert-Bildungsschaltung 175 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 Amplitudenbegrenzer 171 ist ausgebildet, um mit zwei Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken zu arbeiten, die von dem Steuersignal S in dem Gleichstromdetektor 172 ausgewählt werden.
Die erste Charakteristik 180, die ausgewählt wird, wenn das Steuersignal S nicht aktiv ist, ist ähnlich der Charakteristik des Amplitudenbegrenzers 128 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei der Ausgangswert auf den Bereich zwischen –L und +L begrenzt und gleich dem Eingangswert innerhalb dieses Bereichs ist.
Diese zweite Charakteristik 181, die ausgewählt wird, wenn das Steuersignal S aktiv ist, begrenzt den Ausgangswert auf null, ungeachtet des Eingangswertes.
Durch Addieren von 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 nur 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 durch Begrenzen der Amplitude von V_H in diesen Bereichen (das zweite Ausführungsbeispiel hat 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 festgestellt wird, stark reduziert ist.
In Bereichen mit niedriger horizontaler räumlicher Frequenz identifiziert das vierte Ausführungsbeispiel die niedrigsten horizontalen räumlichen Frequenzen, die gleichstromartige Charakteristiken haben, und reduziert V_H in diesen Bereichen auf null. Als ein Ergebnis muss in anderen Bereichen niedriger horizontaler räumlicher Frequenz die Amplitude von V_H nicht so stark begrenzt werden wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Wert des Parameters L bei dem vierten Ausführungsbeispiel kann höher als bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sein, obgleich L noch immer in dem Bereich von etwa zehn bis etwa zwanzig bevorzugt ist.
Bei der Anzeige von Diagrammen und Tabellen reduziert das vierte Ausführungsbeispiel das Flimmern stärker als das zweite Ausführungsbeispiel, sowohl in Textbereichen, in denen V_H begrenzt ist, und an horizonta len Teilungs- oder Grenzlinien, wo V_H auf null gehalten wird. Dies macht es leichter, derartige 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 liegt darin, dass es weniger Hardware benötigt. Das vertikale Trennfilter 154 bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist funktionelle 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 Subtraktionsvorrichtung mehr, aber einen Zeilenspeicher weniger. Eine Subtraktionsvorrichtung, die nur mit zwei Helligkeitswerten arbeiten muss, hat weit weniger Schaltungselemente als ein Zeilenspeicher, der eine ganze Abtastzeile von Helligkeitswerten speichern muss.
Dieser Vorteil kann auf das erste und das zweite Ausführungsbeispiel und auf andere folgende Ausführungsbeispiele übertragen werden, 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 diesen anderen Ausführungsbeispielen eingesetzt wird.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist nicht auf das Paar von Amplitudenbegrenzungscharakteristiken beschränkt, das in 19 illustriert ist. Ein anderes Paar von Begrenzungscharakteristiken, das effektiv verwendet werden kann, wird bei dem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Amplitudenbegrenzer 171 kann auch mit mehr als zwei Begrenzungscharakteristiken arbeiten, die der Komparator 178 durch Vergleich der von der Subtraktionsvorrichtung 177 ausgegebenen Differenz mit zwei oder mehr Schwellenwerten auswählen kann.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur in der internen Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
20 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 nach dem fünften Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen 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 das horizontale 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 um die Hälfte reduziert wird.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30 nach dem fünften Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die 20 und 21 beschrieben, wobei eine Beschreibung der Elemente in der Entflimmerungsschaltung 30 weggelassen wird, die in derselben Weise wie bei dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel arbeiten. 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 und 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 von 0,5 reduziert wird, wie in 21 angezeigt ist. Die Wirkung besteht darin, Flimmern geringeren Ausmaßes 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 ist, wird das Helligkeitssignal Yin so angesehen, dass es eine Gleichstromnatur entweder in vertikaler oder horizontaler Richtung hat, und das Steuersignal S wird aktiviert. Wenn Y_HH < –α oder wenn α < Y_HH ist, wird das Steuersignal S inaktiv gemacht. Computersimulationen zeigen, dass, wenn Y_HH von minus einhundertsiebenundzwanzig bis plus einhundertachtundzwanzig variiert, gute Ergebnisse erhalten werden, wenn α zwischen eins und drei liegt.
Der Amplitudenbegrenzer 171 arbeitet wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei er V_H auf eine maximale Amplitude von ±L begrenzt, wenn das Steuersignal S inaktiv ist, und auf null, wenn es aktiv ist. Wenn das Steuersignal S aktiv ist, da Yin in der vertikalen Richtung im Wesentlichen konstant oder gleichstromartig ist, ist V_H am Anfang nahe null, so dass V_HL nahe null ist, und das Reduzieren von V_HL auf null eine wenig bemerkbare Wirkung hat. Wenn das Steuersignal S aktiv ist, da Yin in horizontaler Richtung im Wesentlichen konstant ist, verhindert das Reduzieren von V_HL auf null den Typ von Flimmern, der bei horizontalen Trennlinien in Tabellen und Diagrammen auftritt, so wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel.
Das von der Entflimmerungsschaltung 30 bei dem fünften Ausführungsbeispiel ausgegebene gefilterte Helligkeitssignal Yout ist ähnlich Yout bei dem vierten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass eine Flimmerreduktion bei allen hohen vertikalen räumlichen Frequenzen angewendet wird. Die Differenz besteht darin, dass, während das vierte Ausführungsbeispiel die Amplitudenbegrenzung in Bereichen mit hoher horizontaler räumlicher Frequenz verwendet, das fünfte Ausführungsbeispiel eine Amplitudendämpfung um einen konstanten Faktor von ein halb verwendet. Bei Textdarstellungen, bei denen eine große Differenz zwischen den Helligkeitspegeln des Textes und des Hintergrundes besteht, wenn dunkler Text auf einem hellen Hintergrund oder umgekehrt dargestellt wird, reduziert das fünfte Ausführungsbeispiel die Helligkeitsdifferenz weniger als das vierte Ausführungsbeispiel, wodurch der Text lesbarer wird.
Als eine Variation des fünften Ausführungsbeispiels kann der Amplitudenwandler 182 eine nichtlinear Amplitudenmodifikationscharakteristik anstelle der in 21 gezeigten linearen Charakteristik verwenden. Als eine andere Variation kann der Amplitudenwandler 182 anstelle der Reduzierung der Y_HH-Amplitude die Y_HH-Amplitude erhöhen, um die vertikale Auflösung zu vergrößern, obgleich dies Flimmern von geringem Ausmaß stärker bemerkbar macht. Als noch eine andere Variation kann der Amplitudenwandler 182 mit mehreren Amplitudenmodifikationscharakteristiken versehen sein, die von dem Benutzer oder von dem Computer entsprechend dem Bildinhalt ausgewählt werden können. Beispielsweise kann der Amplitudenwandler 182 so ausgebildet sein, dass er die Y_HH-Werte mit zwei multipliziert, um die vertikale Auflösung zu erhöhen, mit ein halb, das Flimmern zu reduzieren, oder mit eins, wenn keine dieser Wirkungen erforderlich ist.
Variationen des Amplitudenbegrenzers 171 und des Gleichstromdetektors 183 sind auch möglich. Der Amplitudenbegrenzer 171 kann mit mehr als zwei Begrenzungscharakteristiken versehen sein, die durch den Gleichstromdetektor 183 durch Vergleich von Y_HH mit mehreren Schwellenwerten ausgewählt werden. Um den Vergleichsvorgang zu beschleunigen, kann der Gleichstromdetektor 183 anstelle des Vergleichs von Y_HH mit positiven und negativen Schwellenwerten (z. B. mit –α und α, wie vorstehend beschrieben ist) den Absolutwert von Y_HH (|Y_HH|) nehmen und |Y_HH| nur mit positiven Schwellenwerten (z. B. α) vergleichen).
Der Gleichstromdetektor 183 kann auch horizontal gleichstromartige Signale erfassen, indem er das am Eingangsanschluss 62 empfangene Helligkeitssignal Yin wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel prüft, oder indem er das von der Subtraktionsvorrichtung 72 ausgegebene vertikale Hochfrequenzsignal V_H prüft, anstelle der Prüfung von Y_HH. Die Bedingungen, unter denen gleichstromartige Signale erfasst werden, können komplexer sein als der einfache Vergleich mit einem Schwellenwert. Der Gleichstromdetektor 183 kann eine Mikrosteuervorrichtung oder eine andere Rechenvorrichtung sein, die zum Prüfen derartiger komplexerer Bedingungen programmiert ist.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur in der internen 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 zu bezeichnen, die Elementen bei dem fünften Ausführungsbeispiel entsprechen. Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem fünften Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Entflimmerungsschaltung 30 keinen Amplitudenwandler 182 hat, das horizontale Hochpassfilter 74 nach dem fünften Ausführungsbeispiel ersetzt ist durch ein horizontales Tiefpassfilter 184, und der Amplitudenbegrenzer 185 anders als der Amplitudenbegrenzer 171 bei dem fünften Ausführungsbeispiel arbeitet.
Obgleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiele 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, welche zulässt, dass Flimmern bewirkende vertikale räumliche Frequenzen in dem durch den schraffierten Bereich 148 angezeigten Ausmaß verbleiben. Der Amplitudenbegrenzer 185 ist ausgebildet, um diese verbleibenden Flimmerkomponenten auszulöschen, 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 Verzögerung von einem Pixel 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 geführt. Das Eingangssignal in das erste Register 190, das Ausgangssignal aus dem ersten Register 190 und das Ausgangssignal aus 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 geliefert. Das am Anschluss 202 ausgegebene Signal ist V_HL.
Der Gleichstromdetektor 183 arbeitet bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel, indem er Y_HH mit einem Schwellenwert α vergleicht und ein gleichstromartiges Signal erfasst und das Steuersignal S aktiviert, wenn –α ≤ Y_HH ≤ α. Ein Computersimulation zeigt, dass, wenn Y_HH zwischen minus einhundertsiebenundzwanzig und plus einhundertachtundzwanzig variiert, die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn der Wert 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. Diese Begrenzungscharakteristiken unterscheiden von den Begrenzungscharakteristiken des Amplitudenbegrenzers 171 bei dem fünften Ausführungsbeispiel.
24 zeigt die ausgewählte Charakteristik, wenn das Steuersignal S inaktiv ist. Eingangswerte werden auf der horizontalen Achse und Ausgangswerte auf der vertikalen Achse angezeigt. Eingangswerte mit Absolutwerten von zehn oder weniger ohne Änderung ausgegeben. Eingangswerte mit Absolutwerten von zehn bis zweiunddreißig werden auf einen Ausgangswert zehn begrenzt. Eingangswerte mit Absolutwerten, die höher als zweiunddreißig sind, werden auf null begrenzt.
25 zeigt die ausgewählte Charakteristik, wenn das Steuersignal S aktiv ist, wieder mit dem Eingangssignal auf der horizontale Achse und dem Ausgangssignal auf der vertikalen Achse. Eingangswerte mit Absolutwerten von zehn oder weniger werden auf null begrenzt. Eingangswerte von minus einhundertachtundzwanzig bis minus zehn werden als Werte von 11,8 bis null ausgegeben, entsprechend folgender Formel, wodurch 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 in der vertikalen Richtung einen Helligkeitsstufenübergang 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 vertikale Yin-Wellenform um in die glattere VL-Wellenform. Die Subtraktionsvorrichtung 72 erhält die unten gezeigte V_H-Wellenform. Das Signal wird als in der horizontalen Richtung gleichstromartig angenommen, so dass V_HL identisch mit V_H ist, und Y_HH (nicht gezeigt) ist null. Der Gleichstromdetektor 183 vergleicht Y_HH mit α und aktiviert das Steuersignal S. Indem er mit der in 25 gezeigten Charakteristik arbeitet, reduziert der Amplitudenbegrenzer 171 V_HL auf die Wellenform Y_LIM, die unten in 26 gezeigt ist.
Die Ausgangswellenform Yout ist die Summe von 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 64 noch allmählicher an als V_L. Das Flimmern ist im Wesentlichen vollständig beseitigt. Gemäß 14, die die räumliche Frequenzcharakteristik des ersten vertikalen Tiefpassfilters 68, das VL erzeugt, zeigt, 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 Kegelstumpfversion von V_H ähnelt. Die genaue Form der Y_LIM-Wellenform hängt von 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 von V_L, Y_LIM und Y_HH von der Eingangswellenform Yin nur in dem Ausmaß, in welchem sich Y_LIM 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 in der Eingangswellenform Yin statt. Es besteht demgemäß im Wesentlichen kein Verlust an vertikaler Auflösung.
Eine Computersimulation zeigt, dass bei der Abtastumwandlung von computererzeugten Tabellen und Diagrammen das sechste Ausführungsbeispiel nahezu vollstän dig das mit horizontalen Zeilen assoziierte restliche Flimmern beseitigen kann, während eine ausgezeichnete Lesbarkeit von kleinem Text aufrechterhalten wird.
Siebentes Ausführungsbeispiel
Das siebente Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch nur in der internen Struktur und der Arbeitsweise der Entflimmerungsschaltung 30.
28 zeigt die Entflimmerungsschaltung 30 bei dem siebenten Ausführungsbeispiel Das erste vertikale Tiefpassfilter 68, der Zeilenspeicher, die Subtraktionsvorrichtung 72, der Addierer 78 und der Amplitudenbegrenzer 185 sind dieselben wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, dass der Amplitudenbegrenzer 185 direkt das von der Subtraktionsvorrichtung 72 ausgegebene vertikale Hochfrequenzsignal V_H verarbeitet. Die Begrenzungscharakteristiken des Amplitudenbegrenzers 185 sind die in den 24 und 25 gezeigten Charakteristiken. Das Steuersignal S, das diese Charakteristiken auswählt, wird durch den bei dem vierten Ausführungsbeispiel verwendeten Gleichstromdetektor 182 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 vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurden.
Die Arbeitsweise des siebenten Ausführungsbeispiels ist im Allgemeinen ähnlich der Arbeitsweise des sechsten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, dass der Amplitudenbegrenzer 185 die gesamte vertikale Hochfrequenzkomponente V_H verarbeitet, anstelle von nur dem horizontalen Niedrigfrequenzteil. Das Flimmern wird daher vollständiger als bei dem sechsten Ausführungsbeispiel entfernt. Wenn der Gleichstromdetektor 172 ein horizontal gleichstromartiges Eingangssignal Yin erfasst, wird die Begrenzungscharakteristik in 25 ausgewählt und restliches Flimmern wird wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel gelöscht durch eine Umkehrung des Vorzeichens von V_H. Wenn das Eingangssignal Yin nicht horizontal gleichstromartig ist, wird die Charakteristik in 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 Vergrößerungsmodus hat.
29 zeigt die Struktur nach dem achten Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen wie in 4 für identische Elemente verwendet werden. Die Beschreibung dieser Elemente wird weggelassen. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen 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 interne Struktur der Entflimmerungsschaltung 220 und der Speichersteuerschaltung 222, einen Eingangsanschluss 224, an dem die Speichersteuerschaltung 222 Dehnungsinformationen empfängt, und drei horizontale Interpolationsschaltungen 226, 228 und 230, die zwischen die Vollbild speicher 32, 34 und 36 und die D/A-Wandler 38, 40 und 42 eingefügt sind.
30n zeigt die Struktur der Entflimmerungsschaltung 220 nach dem achten Ausführungsbeispiel, wobei 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 für den Empfang eines Modussteuersignals von der Speichersteuerschaltung 222 in 29 sowie zwei Ausgangsanschlüsse 234 und 236. Das vertikale Tiefpassfilter 238 unterscheidet sich in der internen Struktur von dem ersten vertikalen Tiefpassfilter 68 nach dem sechsten Ausführungsbeispiel und liefert Ausgangssignale zu einer Auswahlvorrichtung 240 sowie das vertikale Niedrigfrequenzsignal V_L. Die Auswahlvorrichtung 240 empfängt auch die von dem Addierer 78 ausgegebene Summe 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 interne Struktur des vertikalen Tiefpassfilters 238. Das am Eingangsanschluss 62 empfangene Helligkeitssignal Yin wird zu einem Kaskadenpaar von Zeilenspeicher 242 und 244 geliefert. Das Eingangssignal in 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 mit 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 den Eingangsanschlüssen 272 und 274 empfangen werden. Das am Eingangsanschluss 272 empfangene Signal wählt alternativ das eingegebene Helligkeitssignal und interpoliertes Signal aus, wie nachfolgend beschrieben ist. Das am Eingangsanschluss 274 empfangene Signal wählt einen normalen Modus oder einen gedehnten Modus aus. Der Ausgangsanschluss 276 der ersten horizontalen Interpolationsschaltung 226 ist mit dem ersten D/A-Wandler 38 in 29 gekoppelt.
Der Eingangsanschluss 270 führt das Helligkeitssignal in ein Kaskadenpaar von Registern 278 und 280, von denen jedes eine Verzögerung von einem Pixel liefert. 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 als Antwort auf das am Eingangsanschluss 272 empfangene Signal aus. Eine zweite Auswahlvorrichtung 288 wählt entweder das Ausgangssignal der ersten Auswahlvorrichtung 286 oder das am Anschluss 270 eingegebene Signal als Antwort auf das am Eingangsanschluss 274 empfangene Modussignal aus 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 die aus dem zweiten und dem dritten Vollbildspeicher 34 und 36 gelesenen Farbdifferenzsignale verarbeiten, und sie liefern Ausgangssignale zu dem zweiten und dem dritten D/A-Wandler 40 und 42.
Als Nächstes wird das Konzept hinter dem achten Ausführungsbeispiel kurz erläutert.
Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele haben das Flimmern mit vergleichsweise geringem Verlust an vertikaler Auflösung reduziert, aber ein gewisser Verlust an vertikaler Auflösung tritt unvermeidlich auf, so dass diese Ausführungsbeispiel nicht in der Lage sind, die Lesbarkeit von computererzeugtem Text mit kleinster Größe zu erhalten. Wenn ein derartiger Text nach der Abtastumwandlung gelesen werden soll, muss er während des Abtastumwandlungsvorgangs gedehnt werden. Das achte Ausführungsbeispiel dehnt einen beliebigen 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 Dehnung durch direkte Interpolation von einem Halbbild zu einem anderen zu Flimmerproblemen. Das achte Ausführungsbeispiel demgemäß wie in 33 gezeigt. Im Schritt 290 bestimmt die Speichersteuerschaltung 222 anhand der empfangenen Dehnungsinformationen, ob eine Dehnung in dem gegenwärtigen Vollbild erforderlich ist. Wenn eine Dehnung erforderlich ist, bestimmt die Speichersteuerschaltung 222 im Schritt 292 anhand der Dehnungsinformationen die Stelle des Teils des ursprünglichen Bildes, der zu dehnen ist.
Der tatsächliche Dehnungsvorgang wird in den Schritten 294, 296 und 298 durchgeführt. Im Schritt 294 wird eine vertikale Interpolation durchgeführt, um die Höhe des Bildes zu dehnen, indem dieselben Pixeldaten sowohl für gerade als auch ungerade Halbbilder verwendet werden. Als Nächstes wird 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 dehnen, indem Durchschnittswerte interpoliert werden.
Wenn eine Dehnung nicht durchgeführt wird, werden die Interpolationsvorgänge umgangen und ein Flimmerunterdrückungsschritt 300 wird durchgeführt.
Die Schritte 294 und 296 sind weiterhin in 34 illustriert. Die Symbole a_n–1, a_n und a_n+1 stellen drei vertikal benachbarte Eingangspixel in demselben Vollbild dar. In dem vertikalen Interpolationsschritt 294 wird jeder eingegebene Pixelwert auf zwei Pixelpositionen kopiert, eine in einer ungeraden Abtastzeile und die andere in der geraden 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 gedehnten Teils des Bildes durch Verdoppelung der Anzahl von Abtastzeilen in diesem Teil.
Bei dem Flimmerunterdrückungsschritt 296 wird das vertikal gedehnte Bild durch ein vertikales Tiefpassfilter mit Anzapfwerten 1/4, 1/2 und 1/4 gefiltert. Der Wert des Pixels in der n-ten Abtastzeile des ungeraden Halbbildes wird dann (3a_n + a_n–1)/4, während der Wert des Pixels in der n-ten Abtastzeile des geraden 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 gedehnt, indem ein neues Pixel zwischen jedes Paar von horizontal benachbarten Pixeln eingeführt wird, 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 eine Beschreibung von Vorgängen, die dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, weggelassen wird.
Anhand des von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 empfangenen horizontalen VGA-Synchronisationssignals und der von dem Eingangsanschluss 224 empfangenen Dehnungsinformationen erzeugt die Speichersteuerschaltung 222 Lese- und Schreibsteuersignale für die Zeilenspeicher 70, 242 und 244 in der Entflimmerungs schaltung 220 und ihrem vertikalen Tiefpassfilter 238, und erzeugt Signale, die die Auswahlvorrichtung 240 in der Entflimmerungsschaltung 220 und die 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 und Lese- und Schreibtaktsignale wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Anhand der horizontalen und vertikalen VGA-Synchronisationssignale, die von dem ersten Synchronisationsdetektor 52 empfangen wurden, und der von dem Eingangsanschluss 224 empfangenen Dehnungsinformationen 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 dieses Signal in dem vertikalen Tiefpassfilter 238 von dem Zeilenspeicher 242 und der Multiplikationsvorrichtung 246 empfangen. Nach einer Verzögerung von einer Zeile in dem Zeilenspeicher 242 wird das Signal zu dem Zeilenspeicher 244 und den Multiplikationsvorrichtungen 248 und 252 geführt. Nach einer weiteren Verzögerung von einer Zeile in dem Zeilenspeicher 244 wird das Signal zu der 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, a_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 leicht ersichtlich, dass das vertikale Tiefpassfilter 238 den Wert (a_n–1 + 2a_n und 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 letztgenannten Werte werden von den 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 als V_L bezeichnet wird. 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 unterscheidet sich abhängig davon, ob die Dehnung durchgeführt wird oder nicht, so dass die zwei Fälle getrennt beschrieben werden.
Wenn eine Abtastumwandlung ohne Dehnung durchgeführt wird, sendet die Speichersteuerschaltung 222 der Auswahlvorrichtung 240 in 30 ein Normalmodussignal, das bewirkt, dass die Auswahlvorrichtung 240 den Ausgang des Addierers 78 wählt. Wie bei den vorhergehen den Ausführungsbeispielen speichert jeder Vollbildspeicher 32, 34 und 36 zwei Halbbilder von Daten getrennt, ein ungerades Halbbild und ein gerades Halbbild, und die Speichersteuerschaltung 222 erzeugt ein Steuersignal, das entweder das ungerade Halbbild oder das gerade Halbbild auswählt. Wenn das ungerade Halbbild ausgewählt wird, bewirkt dieses Steuersignal, dass die Auswahlvorrichtung 240 ungerade Abtastzeilen von Daten, die von dem Addierer 78 ausgegeben werden, zu dem Ausgangsanschluss 234 in 30 leitet, und diese Abtastzeilen werden in das ungerade Halbbild in den Vollbildspeicher 32 geschrieben. Wenn das gerade Halbbild ausgewählt ist, bewirkt das Steuersignal, dass die Auswahlvorrichtung 240 gerade Abtastzeilen von von dem Addierer 78 ausgegebenen Daten zu dem Ausgangsanschluss 236 leitet, und diese Abtastzeilen werden in das gerade Halbbild im Vollbildspeicher 32 geschrieben.
Farbdifferenzsignaldaten werden wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in die Halbbildspeicher 34 und 36 geschrieben. Daten werden auch aus den Halbbildspeichern 32, 34 und 36 wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gelesen. Gemäß 32 sendet die Speichersteuerschaltung 222 zu der Auswahlvorrichtung 288 in den drei horizontalen Interpolationsschaltungen 226, 228 und 230 ein Normalmodus-Steuersignal, das bewirkt, dass die Auswahlvorrichtung 288 die am Eingangsanschluss 270 empfangenen Daten auswählt, so dass diese Daten ungeändert von dem Eingangsanschluss 270 zu dem Ausgangsanschluss 276 hindurchgehen, so als ob die horizontalen Interpolationsschaltungen 226, 228 und 230 nicht vorhanden wären.
Anhand der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass, wenn eine Dehnung nicht durchgeführt wird, das achte Ausführungsbeispiel wie das sechste Ausführungsbeispiel arbeitet. Die in die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 in diesem Fall geschriebenen Daten werden als normale Bilddaten bezeichnet.
Wenn eine Dehnung durchgeführt wird, bestimmt die Speichersteuerschaltung 222 anhand der an dem Eingangsanschluss 224 Dehnungsinformationen, welcher Teil des eingegebenen Bildes zu dehnen ist, und sendet ein Dehnungsmodussignal 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 Signale zu Ausgangsanschlüssen 236 bzw. 234 leitet. Jede in das vertikale Tiefpassfilter 238 eingegebene horizontale Abtastzeile erzeugt hierdurch zwei Ausgangsabtastzeilen: eine ungerade Abtastzeile am Ausgangsanschluss 234 und eine gerade Abtastzeile am Ausgangsanschluss 236.
Innerhalb des für das Helligkeitssignal zu dehnenden Bereichs liefert die Speichersteuerschaltung 222 Schreibsteuersignale und Adressensignale, die bewirken, dass die an dem Ausgangsanschluss 234 erzeugten Daten in das ungerade Halbbild des Vollbildspeichers 32 geschrieben werden, und die am Ausgangsanschluss 236 erzeugten Daten gleichzeitig in das gerade Halbbild des Vollbildspeichers 32 geschrieben werden. Für die Farbdifferenzsignale liefert die Speichersteuerschaltung 222 Schreibsteuersignale, die bewirken, dass jede horizontale Abtastzeile gleichzeitig sowohl in das gerade als auch in das ungerade Halbbild der Vollbildspeicher 34 und 36 geschrieben werden. D. h., die Farbdifferenzsignale werden interpoliert durch Steuern der Vollbildspeicher 34 und 36 in der Weise, dass dieselben horizontalen Abtastzeilendaten sowohl in das gerade als auch in das ungerade Halbbild geschrieben werden. Daten für Pixel, die nicht in dem gedehnten Bereich erscheinen, werden nicht in die Halbbildspeicher 32, 34 und 36 geschrieben. Die Speichersteuerschaltung 222 kann die notwendigen Schreibadressen durch einen Zählvorgang erzeugen, der beispielsweise auf die obere linke Ecke des gedehnten Bereichs bezogen ist.
Innerhalb des gedehnten Bereichs werden die Helligkeitsdaten sowohl gedehnt als auch gefiltert, um das Flimmern zu reduzieren. Die Farbdifferenzdaten werden gedehnt, aber nicht gefiltert. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen reduziert das Auslassen der Filterung der Farbdifferenzdaten die Hardwareanforderungen an Abtastumwandlungsschaltung und ein Chrominanzflimmern wird durch das menschliche Auge nicht ohne weiteres wahrgenommen.
Das Lesen von gedehnten Bilddaten aus den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 unterscheidet sich von dem Lesen der normalen Bilddaten. Pixeldaten, die sich nicht in dem zu dehnenden Bereich befinden, werden nicht gelesen. In dem gedehnten Bereich haben die von der Speichersteuerschaltung 222 für die Vollbildspeicher 32, 34 und 36 erzeugten Lesesteuersignale die halbe Frequenz von der der normalen Lesesignale. Gemäß 32 wird, wenn ein Helligkeitspixel aus dem Vollbildspeicher 32 in die horizontale Interpolationsschaltung 226 gelesen wird, dieses gleichzeitig im Register 278 gespeichert und zum Addierer 282 gesandt. Das vorhergehende Pixel (horizontal links benachbart) wird gleichzeitig von dem Register 278 zum Register 280 bewegt. Der Addierer 282 und die Multi plikationsvorrichtung 284 erhalten den Durchschnitt des Pixelwertes, der in das Register 278 eingegeben ist, und des Pixelwertes, der im Register 280 gehalten wird.
Nachdem das Pixel in das Register 278 gelesen wurde, sendet die Speichersteuerschaltung 222 zuerst Steuersignale zu den Auswahlvorrichtungen 272 und 274, die bewirken, dass der Ausgang der Multiplikationsvorrichtung 284 auszuwählen ist. Der Durchschnittswert von zwei benachbarten Pixeln wird somit von dem Ausgangsanschluss 276 zum D/A-Wandler 38 gesandt.
Als Nächstes ändert, während die Register 278 und 280 fortfahren, dieselben Pixelwerte zu halten, die Speichersteuerschaltung 222 das Steuersignal am Eingangsanschluss 272, so dass die Auswahlvorrichtung 286 den Ausgang des Registers 278 auswählt, und der im Register 278 gehaltene Pixelwert wird zu dem Ausgangsanschluss 276 und dem D/A-Wandler 38 gesandt. Jedes in die horizontale Interpolationsschaltung 226 eingegebene Pixel erzeugt somit zwei Ausgangspixel.
Der vorstehende Vorgang wird für jedes Pixel in dem gedehnten Bereich wiederholt, wobei die Auswahlvorrichtung 286 die Ausgänge der Multiplikationsvorrichtung 284 und des Registers 278 abwechselnd auswählt. Auf diese Weise wird das Bild horizontal um den Faktor zwei gedehnt durch horizontale Durchschnittswertinterpolation zwischen jedem Paar von Pixeln in dem ursprünglichen Bild. Dies erzeugt kein Flimmern, da die interpolierten Pixel sich in demselben Halbbild wie die ursprünglichen Pixel befinden.
Die Farbdifferenzsignale werden in derselben Weise durch die horizontalen Interpolationsschaltungen 228 und 230 verarbeitet, so dass das Chrominanzsignal ebenfalls horizontal durch Interpolation von Durchschnittswerten gedehnt wird.
Im Dehnungsmodus 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 Lese- und Schreibzugriffen zu den Vollbildspeichern 32, 34 und 36 reduziert wird.
Die am Eingangsanschluss 224 empfangenen Dehnungsinformationen können vom Computer als Antwort auf Benutzerbefehle erzeugt werden. Eine typische Verwendung der Dehnungsfunktion besteht darin, dass der Benutzer auf einen gewünschten Teil einer Anzeige zoomt. Eine gedehnte Ansicht der gesamten Anzeige kann erhalten werden durch vertikales und horizontales Verschieben. Durch Dehnung der Anzeige kann das achte Ausführungsbeispiel die Lesbarkeit von Text in großem Maße erhöhen, während das Flimmern stark unterdrückt wird.
Das achte Ausführungsbeispiel wurde beschrieben, indem ein beliebiger rechteckiger Bereich mit der halben Breite und der halben Höhe der ursprünglichen Anzeige genommen und dieser Bereich zur Auffüllung des Schirms gedehnt wurde. Es ist jedoch auch möglich, einen kleineren Bereich der ursprünglichen Anzeige zu dehnen und nur einen Teil des ursprünglichen Bildes durch den gedehnten Bereich zu ersetzen. Dies kann erreicht werden durch eine geeignete Modifikation der von der Speichersteuerschaltung 222 ausgegebenen Lese-, Schreib- und Modussteuersignale.
Das achte Ausführungsbeispiel ist nicht beschränkt auf horizontale Dehnung durch Interpolation von Durchschnittswerten. Im Allgemeinen ähnliche Ergebnisse können erhalten werden durch einfaches Wiederholen jedes Pixelwertes, um zwei horizontal benachbarte Pixel 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 von diesen bewirkte Flimmern reduziert wird, jedoch geht die Wirkung der Erfindung weiter. Ohne offensichtliches Flimmern zu bewirken, erhöht die Erfindung die Sichtbarkeit von vielen Typen von feinen vertikalen Einzelheiten, einschließlich Einzelheiten in Bildern, die keinen Text enthalten.
Die vorhergehenden acht Ausführungsbeispiele haben ein fortlaufend abgetastetes Videosignal empfangen, das gleichzeitig als Vollbild eingegeben wird, aber die Erfindung kann so ausgebildet sein, dass Flimmern in anderen Typen von Videosignalen reduziert wird. Beispielsweise kann das Eingangssignal ein verschachteltes Videosignal sein, das ursprünglich fortlaufend abgetastet, aber von fortlaufender zu verschachtelter Abtastung ohne Flimmerreduktion umgewandelt wurde, dann über einen Kommunikationskanal übertragen oder auf einem Aufzeichnungsmedium gespeichert wurde. Dieser Typ von verschachteltem Videosignal kann zu fortlaufender Abtastung zurückgewandelt werden durch eine Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltung, die eine Speichervorrichtung verwendet, und dann zu der Entflimmerungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele geliefert werden, um das Flim mern zu entfernen.
Die 35 und 36 zeigen zwei Beispiele für Halbbild/Vollbild-Umwandlungsschaltungen.
In 35 wird ein verschachteltes Videosignal, jeweils ein Halbbild gleichzeitig, an einem Eingangsanschluss 310 empfangen und in einem Vollbildspeicher 312 gespeichert, von dem ein fortlaufend abgetastetes Videosignal an einem Ausgangsanschluss 314 ausgegeben wird. Eine Synchronisationstrennschaltung (nicht gezeigt) trennt Synchronisationssignale von dem eingegebenen Videosignal, identifiziert gerade und ungerade 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 verschachtelte Struktur in eine fortlaufend abgetastete Struktur umgewandelt wird. Das sich ergebende, fortlaufend abgetastete Videosignal wird von dem Ausgangsanschluss 314 zu einem der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele geliefert für die Entflimmerung und die Rückwandlung von der fortlaufenden Abtastung zu der verschachtelten Abtastung.
Gemäß 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 ein fortlaufend abgetastetes Signal kombiniert, beispielsweise durch einen vertikalen Tiefpassfiltervorgang, bei dem ein gewich teter Durchschnitt der Werte eines Pixels in dem gegenwärtigen Halbbild und der beiden vertikal benachbarten Pixel in dem vorhergehenden Halbbild genommen wird. Das resultierende fortlaufend abgetastete Videosignal wird dann zu einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele geliefert für eine Entflimmerung und eine Rückwandlung in verschachteltes Abtasten.
Auf diese Weise kann die Erfindung angewendet werden, um das aus der Abtastumwandlung folgende Flimmern zu reduzieren, ohne unnötigen Verlust von vertikaler Auflösung, selbst nachdem die Abtastumwandlung bereits stattgefunden hat.
Genauer gesagt, die Erfindung kann angewendet werden, um das in einem verschachtelten Videosignal vorhandene Flimmern zu reduzieren, ohne unnötigen Verlust von vertikaler Auflösung, selbst wenn das Flimmern nicht durch Abtastumwandlung erzeugt wurde.
Die Erfindung ist nicht auf eine VGA/NTSC-Umwandlung beschränkt. Die Erfindung kann verwendet werden für die Umwandlung jedes Typs von fortlaufend abgetastetem Videosignal in jedem Typ von verschachteltem Videosignal. Beispiele von anderen Typen von fortlaufend abgetasteten Videosignalen enthalten digitale Fernseh-Sendesignale, die mit dem vorgeschlagenen Europäischen DVB-Standard, dem Amerikanischen ATV-Standard oder dem Japanischen ISDB-Standard übereinstimmen, sowie computererzeugte Videosignale von anderen Typen als VGA.
Die bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Entflimmerungsschaltungen können verwendet werden zum Reduzieren von Flimmern in roten, grü nen und blauen Komponentensignalen oder in Farbdifferenzsignalen, wenn die Umstände dies wünschenswert machen. Wenn Flimmern aus den Farbdifferenzsignalen entfernt wird, können die Arbeitscharakteristiken oder die Konfigurationen der Entflimmerungsschaltungen, die die beiden Farbdifferenzsignale verarbeiten, sich von den Arbeitscharakteristiken oder der Konfiguration der Entflimmerungsschaltung 30, die das Helligkeitssignal verarbeitet, oder voneinander unterscheiden.
Die Matrixschaltung kann die eingegebenen roten, grünen und blauen Signale in ein Helligkeitssignal und zwei Farbsignale (z. B. Y, U und V) anstelle des Helligkeits- und der Farbdifferenzsignale (Y, R–Y, B–Y) umwandeln. Die Modulation des Farbsubträgers kann vor der Umwandlung von fortlaufender zu verschachtelter Abtastung durchgeführt werden. Die Wirkung der Verringerung von Flimmern in dem Helligkeitssignal Y bleibt dieselbe.
Die zum Trennen von 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 beispielsweise 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 Subtrahieren von V_H von dem Eingangssignal Yin, um V_L zu erhalten, anstelle der Subtraktion von V_L von Y, um V_H zu er halten.
Der Fachmann erkennt, dass weitere Modifikationen innerhalb des nachfolgend beanspruchten Umfangs möglich sind.

Claims

Flimmerreduktionsvorrichtung zum Entfernen einer Flimmerkomponente aus einem Eingangsvideosignal in der Form von R-, G- und B-Signalen, welche aufweist: erste Umwandlungsmittel (18) zum Umwandeln der eingegebenen R-, G- und B-Signale in ein Helligkeitssignal und zwei Chrominanzsignale; Entflimmermittel (30; 220) zum Entfernen einer Flimmerkomponente aus dem Eingangsvideosignal; und Bandbegrenzungsmittel (20; 22) zum Begrenzen der Bandbreite der von den ersten Umwandlungsmitteln ausgegebenen beiden Chrominanzsignale auf nicht mehr als die Hälfte der Bandbreite des Helligkeitssignals; worin die Steuerung so ausgeübt wird, dass die von den Bandbegrenzungsmitteln ausgegebenen Chrominanzsignale durch eine Taktfrequenz verarbeitet werden, die nicht höher ist als die Hälfte der Taktfrequenz des Helligkeitssignals; worin, wenn die Flimmerkomponente aus dem Eingangsvideosignal entfernt wird, zumindest die Flimmerkomponente des von den ersten Umwandlungsmitteln ausgegebenen Helligkeitssignals entfernt wird; und worin die Entflimmerungsmittel betätigbar sind zum Dämpfen einer hohen vertikalen räumlichen Frequenzkomponente des Helligkeitssignals, wobei die Entflimmerungsmittel so ausgebildet sind, dass sie in einem größeren Maße hohe vertikale räumliche Frequenzkomponenten mit einer relativ niedrigen horizontalen räumlichen Frequenz dämpfen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Entflimmerungsmittel nur auf die Helligkeitskomponente des Eingangsvideosignals einwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Entflimmerungsmittel eine Kombination von zumindest zwei der folgenden Elemente aufweisen: eine vertikale Filterschaltung zum Trennen hoher vertikaler räumlicher Frequenzen von niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen und zum Ausgeben zumindest der niedrigen vertikalen räumlichen Frequenzen; eine horizontale Filterschaltung zum Trennen hoher horizontaler räumlicher Frequenzen von niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen und zum Ausgeben zumindest der hohen horizontalen räumlichen Frequenzen; einen Amplitudenbegrenzer zum Begrenzen der Amplitude von hohen vertikalen räumlichen Frequenzen oder von hohen vertikalen/niedrigen horizontalen räumlichen Frequenzen; einen Gleichstromdetektor zum Erfassen von gleichstromartigen Bereichen des Eingangsvideosignals und zum Steuern der Arbeitsweise des Amplitudenbegrenzers; und einen Amplitudenwandler zum Modifizieren der Amplitude von räumlichen Frequenzen, die sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Richtung hoch sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Reduzieren des Flimmerns in einem verschachtelten Signal, das jeweils gleichzeitig als Halbbild empfangen wird, welche Vorrichtung weiterhin eine Halbbild/Vollbild-Umwandlungs- schaltung enthält zum vorübergehenden Speichern des verschachtelten Videosignals, Umwandeln des verschachtelten Videosignals in ein fortschreitend abgetastetes Videosignal und Ausgeben des fortschreitend abgetasteten Videosignals gleichzeitig als ein Vollbild.