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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Detektieren von Flimmern in TV-Bildern.
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Bei
der Produktion von Filmen und Fernsehprogrammen gibt es eine Bearbeitungstechnik
des Änderns
zweier unterschiedlicher Szenen in Ein-Rahmen Intervallen oder in
kurzen Zeitintervallen, um Spezialeffekte zu erzeugen. Ähnliche
Effekte können
durch eine stroboskopische Beleuchtung erreicht werden. Diese Szenen
erscheinen als ein auffälliges
Flimmern auf TV-Schirmen und ein Zuschauer, der für LichtFlimmern empfindlich
ist, wenn er diese Szenen betrachtet, kann einen Anfall oder Krampf
erleiden oder über
andere physische Anomalitäten
klagen.
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Um
derartige Probleme zu verhindern, ist es allgemeine Praxis, extremes
Flimmern zu detektieren, und einen Alarm an das Produktionspersonal
auszugeben, wenn man feststellt, dass ein Warnpegel überschritten
wird.
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Ein
Beispiel einer herkömmlichen
Technik zum Detektieren von Flimmern zieht ein Flimmern in Betracht
bezüglich
einer Änderung
der Szene oder eines Schnitts und, wenn eine Reihe derartiger Änderungen oder
Schnitte auftreten, entscheidet, dass ein Flimmern aufgetreten ist.
Wenn (i, j) für
eine Raumposition in einem vorliegenden Feld oder Rahmen steht,
wenn A
n(i, j) für deren Helligkeit steht und
A
n-1(i, j) für die Helligkeit an der gleichen
Position ein Feld oder ein Rahmen vorher steht, evaluiert diese
Technik eine Szenenänderung
oder eine Änderung
eines Schnitts, wie folgendermaßen
ausgedrückt:
wobei T ein entsprechend
eingestellter Schwellenwert ist. Der absolute Wert einer Felddifferenz
oder einer Rahmendifferenz an der gleichen Position, die aufeinander
folgende Felder oder Rahmen überspannen,
werden innerhalb des Felds oder Rahmens integriert. Wenn der integrierte
Wert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird entschieden,
dass sich die Szene geändert
hat. Wenn diese Szenenänderung
oder der Schnittänderung
aufeinanderfolgend auftritt, wird entschieden, dass ein Flimmern
produziert ist.
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Die
herkömmliche
Technik hat einen Nachteil dahingehend, dass, wenn eine schnelle
Bewegung in einer Szene vorliegt, oder wenn die Szene durch Fading
umgeschaltet wird, die Felddifferenz oder Rahmendifferenz sukzessive
auftritt, was eine falsche Detektion von Flimmern zur Folge hat.
Ferner, wenn jemand Flimmern bis zu kleinen Werten detektieren will,
muss der Wert von T in der Gleichung (1) auf einen kleinen Wert
eingestellt werden, wodurch es wahrscheinlicher wird, dass die Bewegungen
in einer Szene und dem Überlagerungsumschalten
als Flimmern unerwünscht
detektiert wird.
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Die
WO 90/15503 A betrifft eine Schaltung zum Reduzieren von Flimmern
in Zeilen und Konturen in TV-Bildern, wobei die Bildqualität von TV-Bildern
verbessert wird, indem die Bildfrequenz verdoppelt wird, wodurch
ein Verwürfeln
in dem TV-Bild aufgrund von schnellen Bewegungen verhindert wird.
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Die
EP-A-0720367 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Identifizieren,
ob ein Videosignal von einer Filmquelle oder eine Videokameraquelle
stammt.
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Die
DE 3924249 A offenbart
eine Schaltung zum Detektieren einer Bewegung in TV-Bildern zum
Verbessern der Bildqualität
von TV-Signalen.
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Aufgabe
dieser Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung
gemäß den Ansprüchen 1 und
8 zum Detektieren von Flimmern in TV-Bildern, die nicht fehlerhaft
Bewegungen in einer Szene und ein Überlappungsumschalten als Flimmern
detektieren.
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Gemäß der Erfindung
liefert ein Flimmerdetektionsverfahren für TV-Bilder, das Flimmern aus
einem TV-Videosignal detektiert, das ein Flimmern enthält, bei
dem zwei Aufnahmen bearbeitet sind, um in kurzen Zeitintervallen
zu alternieren, um einen Spezialeffekt des Flimmerns zu erzeugen,
die folgenden Schritte; Detektieren eines Bereichs des TV-Videosignals als
Flimmern, der eine Periodizität
in chronologischen Signalpegeländerungen
hat; und Ausgeben eines Alarms in Antwort auf die Flimmerdetektion.
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Gemäß der Erfindung
kann der Detektionsschritt enthalten: Einen Schritt zum Ausgeben
eines Werts einer ersten Evaluierungsfunktion die auf einer Felddifferenz
oder Rahmendifferenz des TV-Videosignals basiert; einen Schritt
zum Verzögern
des Werts der ersten Evaluierungsfunktion um eine Mehrzahl von Feldern oder
eine Mehrzahl von Rahmen, um einen Wert einer zweiten Evaluierungsfunktion
auszugeben, die auf einer mathematischen Korrelation basiert zwischen
dem Wert der ersten Evaluierungsfunktion und dem verzögerten Wert
der ersten Evaluierungsfunktion; einen Schritt zum Integrieren des
Wert der zweiten Evaluierungsfunktion innerhalb eines Felds oder
Rahmens und Detektieren einer Flimmeraufnahme; und einen Schritt
zum Detektieren einer chronologischen Serie von Ein-Foto Flimmern.
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Gemäß der Erfindung
kann das TV-Videosignal ein NTSC-Signal oder ein Signal sein, das
durch Mischen von drei Primärfarb-TV-Signalen
in einem vorbestimmten Verhältnis
erzeugt wird.
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Gemäß der Erfindung
kann das Flimmerdetektionsverfahren für TV-Bilder vor dem Ausführen des
Detektionsschritts weiter die Schritte enthalten, Verarbeiten des
TV-Videosignals durch ein horizontales und vertikales Schmalband-Tiefpassfiltern
(LPF), Reduzieren der Abtastfrequenz und der Anzahl von Zeilen des LPF-verarbeiteten
Signals, und dann ein Unterwerfen des Signals, das durch diese Schritte
gewonnen worden ist, dem Detektionsschritt.
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Gemäß der Erfindung
können
verschiedene Werte der ersten Evaluierungsfunktion in einem nicht flüchtigen
Speicher in Form einer Nachschlagetabelle gespeichert sein, ein
TV-Videosignal und
ein Signal, das durch Verzögern
des TV-Videosignals um ein Feld oder einen Rahmen gewonnen wird,
werden an den nicht flüchtigen
Speicher gegeben, und ein Wert der ersten Evaluierungsfunktion,
der einer Felddifferenz oder Rahmendifferenz entspricht, die durch
die zwei Signale bestimmt wird, wird von dem nicht flüchtigen
Speicher ausgegeben.
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Gemäß der Erfindung
können
verschiedene Werte der zweiten Evaluierungsfunktion in einem nicht flüchtigen
Speicher in Form einer Nachschlagetabelle gespeichert sein, ein
Wert der ersten Evaluierungsfunktion und ein Signal, das durch Verzögern des
Werts der ersten Evaluierungsfunktion gewonnen wird, werden an den
nicht flüchtigen
Speicher gegeben, und ein Wert der zweiten Evaluierungsfunktion,
der durch die zwei Signale bestimmt wird, wird aus dem nicht flüchtigen
Speicher ausgegeben.
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Gemäß der Erfindung
kann das TV-Videosignal ein Signal einer Mehrzahl von Farben sein,
das durch Mischen dreier Primärfarb-TV-Signale
in einem vorbestimmten Verhältnis
gewonnen wird, wobei der Flimmerdetektionsschritt für jede der
Mehrzahl von Farben durchgeführt
wird, und das größte des
detektierten Flimmerns für
jede Farbe als ein Endflimmern verwendet wird.
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Gemäß der Erfindung
liefert eine Flimmerdetektionsvorrichtung für TV-Bilder, die ein Flimmern
aus einem TV-Videosignal detektiert, das Flimmern enthält, bei
dem zwei Aufnahmen bearbeitet sind, um in kurzen Zeitintervallen
zu alternieren, um einen Spezialeffekt des Flimmerns zu erzeugen,
Folgendes;
ein Detektionsmittel zum Detektieren eines Teils
des TV-Videosignals, das eine Periodizität in chronologischen Signalpegeländerungen
aufweist, als Flimmern; und ein Ausgabemittel zum Ausgeben eines
Alarms in Antwort auf die Flimmerdetektion.
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Gemäß der Erfindung
kann das Detektionsmittel enthalten; ein erstes Mittel zum Ausgeben
eines Werts einer ersten Evaluierungsfunktion, die auf einer Felddifferenz
oder Rahmendifferenz des TV-Videosignals basiert; ein zweites Mittel
zum Verzögern
des Werts der ersten Evaluierungsfunktion um eine Mehrzahl von Feldern
oder Rahmen, um einen Wert einer zweiten Evaluierungsfunktion auszugeben,
basierend auf einer mathematischen Korrelation zwischen dem Wert
der ersten Evaluierungsfunktion und dem verzögerten Wert der ersten Evaluierungsfunktion;
ein drittes Mittel zum Integrieren des Werts der zweiten Evaluierungsfunktion
innerhalb eines Felds oder Rahmens und Detektieren einer Flimmeraufnahme;
und ein viertes Mittel zum Detektieren einer chronologischen Serie
von Ein-Foto Flimmern.
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Gemäß der Erfindung
kann das TV-Videosignal ein NTSC-Signal sein oder ein Signal, das
durch Mischen von drei Primärfernsehfarben
in einem vorbestimmten Verhältnis
erzeugt wird.
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Gemäß der Erfindung
kann die Flimmerdetektionsvorrichtung für TV-Bilder ferner enthalten;
ein fünftes Mittel
zum Verarbeiten des TV-Videosignals durch horizontales und vertikales
Schmalband-Tiefpassfiltern (LPF); ein sechstes Mittel zum Reduzieren
der Abtastfrequenz und der Anzahl an Zeilen des LPF-verarbeiteten Signals;
wobei
das Signal, das durch das sechste Mittel gewonnen wird,
an das Detektionsmittel geliefert wird.
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Gemäß der Erfindung
kann das erste Mittel ein nicht flüchtiger Speicher sein, der
verschiedene Werte der ersten Evaluierungsfunktion in Form einer
Nachschlagetabelle speichert, und ein TV-Videosignal und ein Signal,
das durch Verzögern
des TV-Videosignals um ein Feld oder einen Rahmen erzeugt wird,
werden an den nicht flüchtigen
Speicher gegeben, um aus dem nicht flüchtigen Speicher einen Wert
der ersten Evaluierungsfunktion auszugeben, der einer Felddifferenz
oder Rahmendifferenz entspricht, die durch die zwei Signale bestimmt
wird.
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Gemäß der Erfindung
kann das zweite Mittel ein nicht flüchtiger Speicher sein, der
verschiedene Werte der zweiten Evaluierungsfunktion in Form einer
Nachschlagetabelle speichert, und ein Wert der ersten Evaluierungsfunktion
und ein Signal, das durch Verzögern
des Werts der ersten Evaluierungsfunktion erzeugt wird, werden an
den nicht flüchtigen
Speicher gegeben, um von dem nicht flüchtigen Speicher einen Wert
der zweiten Evaluierungsfunktion auszugeben, der durch die zwei
Signale bestimmt wird.
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Gemäß der Erfindung
kann das TV-Videosignal ein Signal einer Mehrzahl von Farben sein,
die gewonnen werden durch Mischen von drei Primärfarb-TV-Signalen mit einem
vorbestimmten Verhältnis,
wobei Flimmern für
jede einer Mehrzahl von Farben durch eine Mehrzahl von Detektionsmitteln
detektiert wird, und das größte des
detektierten Flimmerns für
jede Farbe als ein Endflimmern verwendet wird.
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Diese
Erfindung hat die folgenden Merkmale. Der Erfinder dieser Erfindung
hat herausgefunden, dass es eine Periodizität einer Bildänderung
bei einem Flimmern gibt, also in einem bearbeiteten Teil eines Videos, wo
zwei Szenen in kurzen Zeitintervallen alternieren. Die Erfindung
detektiert ein Flimmern in dem TV-Bild durch Ausnutzung des Vorteils
dieser periodischen Eigenart, und reduziert folglich eine fehlerhafte
Detektion von Flimmern im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, das nur
Bildänderungen
detektiert. Um die Periodizität
einer Bildänderung
zu detektieren, wird eine mathematische Korrelation (oder eine Evaluierungsfunktion,
die hergeleitet wird durch Transformieren der Korrelation) zwischen
einer Felddifferenz oder Rahmendifferenz und einer entsprechenden
Felddifferenz oder Rahmendifferenz nach einer gewissen Verzögerung verwendet.
Gemäß der Erfindung,
um die Flimmerdetektionsverarbeitung zu vereinfachen, werden TV-Videosignale
bezüglich
der Abtastfrequenz reduziert (Down-Sampling) und bezüglich der
Anzahl an Zeilen (Down-Lining),
oder die Berechnung der Felddifferenz oder Rahmendifferenz und der
mathematischen Korrelation erfolgt unter Verwendung eines Nurlesespeichers.
Ferner, durch Verwendung von Helligkeitssignalen und speziell gemischten
Farbsignalen der TV-Videosignale, kann diese Erfindung allgemeines
Flimmern und Flimmern einer bestimmten Farbe detektieren.
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Die
oben genannten und anderen Aufgaben, Effekte, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
deutlicher.
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau von Bildrahmen eines
Videos zeigt.
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2 zeigt
ein Wellenformdiagramm, das ein Prinzip der Flimmerdetektion gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen Schaltungsaufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
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4 zeigt
eine Tabelle, die die Inhalte der Verarbeitung, die durch ein ROM 9 durchgeführt wird, zeigt.
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5 zeigt
eine Tabelle, die die Inhalte der Verarbeitung, die durch ein ROM 12 durchgeführt wird, zeigt.
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6 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel einer Konfiguration
der Flimmerdetektionsvorrichtung zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen werden jetzt Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung im Einzelnen beschrieben.
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Das
Flimmern, auf das in dieser Erfindung Bezug genommen wird, wird
durch zwei Szenen erzeugt, die bearbeitet sind, um in kurzen Zeitintervallen
zu alternieren. Aus dieser Definition des Flimmerns folgt, dass, wenn
sich eine Szene in eine hellere Richtung zu einem gegebenen Zeitpunkt ändert, erwartet
wird, dass sie sich mit einer gewissen Verzögerung in eine dunklere Richtung ändert. Umgekehrt,
wenn eine Szene sich in eine dunklere Richtung zu einem gegebenen
Zeitpunkt ändert,
wird erwartet, dass eine Änderung
in eine hellere Richtung nach einer gewissen Verzögerung erfolgt.
Basierend auf dieser Schlussfolgerung überprüft die Flimmerdetektion gemäß diesem
Ausführungsbeispiel,
ob die Helligkeit einer Szene, nachdem sie sich geändert hat,
zu ihrem ursprünglichen
Pegel mit einer gewissen Verzögerung
zurückkehrt.
Die Änderung
der Helligkeit in einer Szene bedeutet eine Felddifferenz oder Rahmendifferenz.
Für die
Rückkehr
zu dem ursprünglichen
Helligkeitspegel wird entschieden, dass die Helligkeit zu dem ursprünglichen
Pegel zurückgekehrt
ist, wenn die Korrelation, die zwischen einer Felddifferenz oder
Rahmendifferenz und der entsprechenden Felddifferenz oder Rahmendifferenz
nach einer geeigneten Verzögerungszeit
berechnet wird, als stark negativ festgestellt wird. Wenn eine derartige
Helligkeitsänderung
auftritt und eine Rückkehr
zu dem ursprünglichen
Helligkeitspegel häufig
auftritt, also wenn eine Periodizität in der Helligkeitsänderung
vorliegt, wird bestimmt, dass ein Flimmern aufgetreten ist.
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Als
Nächstes
wird das Flimmerdetektionsverfahren dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. 1 zeigt
eine Rahmenstruktur einer Szene (die als eine Feldstruktur gelesen
werden kann: in diesem Fall soll das Wort „Rahmen" in der folgenden Beschreibung als „Feld" gelesen werden).
In der Figur repräsentieren
leere Kreise (o-Symbole) und gefüllte
oder schwarze Kreise (•-Symbole)
Bildelemente oder Pixel, und das Video hat eine Abtaststruktur,
bei der das Abtasten in horizontaler Richtung, vertikaler Richtung
und Zeitachsenrichtung erfolgt. Die Helligkeit eines ausgefüllten Kreises,
der in der Zeit(t)-Richtung ausgedruckt ist, ist in 2 gezeigt.
Wenn sich die Helligkeit oder Lichtstärke von Rahmen 1 (t = 1) zu
Rahmen 2 (t = 2) ändert
und zu dem ursprünglichen
Pegel zurückkehrt,
wenn sich der Rahmen von dem Rahmen 3 (t = 3) zu dem Rahmen 4 (t
= 4) verschiebt, wird ein Flimmerzyklus detektiert. Wenn diese Helligkeitsänderung
und Rückkehr
aufeinanderfolgend auftritt, wird entschieden, dass ein Flimmern
aufgetreten ist.
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Die
Helligkeitsänderung
kann einfach durch eine Rahmendifferenz dargestellt werden. Die
Rahmendifferenz Dn(i, j) an der Position
(i, j) in einem Rahmen n kann ausgedrückt werden durch Dn(i,
j) = An (i,j) – An-1(i,
j) (2)wobei
An(i, j) ein Helligkeitspegel an einer Stelle
(i, j) auf einem n-ten Rahmen ist, und An-1(i,
j) ein Helligkeitspegel an der gleichen Stelle auf einem vorherigen
Rahmen ist. Ähnlich
wird die Rahmendifferenz auf dem (n – k)-ten Rahmen ausgedrückt durch Dn-k (i,
j) = An-k(i, j) – An-k-1(i,
j) (3)
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Wenn
D
n(i, j) und D
n-k(i,
j) entgegengesetzte Vorzeichen haben, kann interpretiert werden,
dass sich die Helligkeit geändert
hat, jedoch zu dem ursprünglichen
Pegel k Rahmen später
zurückgekehrt
ist. In diesem Fall wird folglich ein Flimmerzyklus am Pixel (i,
j) detektiert. Die notwendige Bedingung für das Flimmerauftreten ist,
dass viele derartige Pixel in dem Rahmen sind. Die Evaluierungsfunktion
von Flimmern wird wie folgt definiert, indem eine mathematische
Korrelationsfunktion verwendet wird.
wobei
N die Gesamtanzahl an Pixeln in dem Rahmen ist. Wenn diese Korrelationsfunktion
einen großen
negativen Wert hat, bedeutet dies einen Flimmerzyklus. Wenn ein
derartiger Zustand im Laufe der Zeit aufeinanderfolgend auftritt,
wird entschieden, dass ein Flimmern aufgetreten ist.
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Die
Felddifferenz oder Rahmendifferenz spielt eine wichtige Rolle bei
der Detektion von Flimmern. Dieser Wert sollte so nah wie möglich am
Stimulus für
Menschen sein. Es sei angenommen, dass Helligkeitsänderungen
der gleichen Größe in einer
Lichtregion und in einer dunklen Region auftreten. Obwohl diese Änderungen
bezüglich
der Größe gleich
sind, sind Menschen für
Helligkeitsänderungen
in der dunklen Region empfindlicher. Folglich wird die Helligkeitsänderung
mit dem Helligkeitspegel normalisiert. Beispielsweise
wobei
A
0 ein vorbestimmter Schwellenwert ist,
um eine mögliche
Verschlechterung der Genauigkeit zu verhindern, die auftreten kann,
wenn der Zähler
klein wird, und B ist eine Konstante, um den dynamischen Bereich einer
Berechnungsschaltung einzustellen. Wenn beispielsweise der Helligkeitswert
dargestellt wird mit 8 Bit (0 – 255)
und D
n(i, j) mit 8-Bit (–127 – + 127), ist es angebracht,
A
0 auf ungefähr 10 % des maximalen Helligkeitspegels
zu setzen, oder A
0 = 20 – 25, und B auf einen Wert
derart, dass die Gleichung (2) erfüllt ist, egal welche Werte
A
n(i,j) und A
n-1(i,j) genommen
werden, oder B = 128. In der tatsächlichen Hardware wird dieser
Teil gebildet durch einen Nurlesespeicher (ROM) mit einem 16-Bit
Eingang und einem 8-Bit Ausgang. Folglich gibt es viele mögliche Variationen,
einschließlich
Felddifferenz oder Rahmendifferenz.
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Die
Gleichung (4) zum Berechnen der Korrelation hat einen Evaluierungswert,
der in Energie ausgedrückt
wird (elektrische Leistung). Folglich hat sie einen Nachteil dahingehend,
dass sie versagt, um auf eine kleine Amplitude von D
n(i,
j) und D
n-1(i, j) zu reagieren, sie reagiert
jedoch sehr stark auf große
Amplituden. Aus diesem Grund, um die Einheit des Evaluierungswerts
von Energie auf Amplitude zu ändern,
und zu entscheiden, dass ein Flimmerzyklus detektiert worden ist,
wenn der Evaluierungswert ein großer positiver Wert ist, wird
die Evaluierungsfunktion basierend auf der Korrelation wie folgt
modifiziert.
wobei
C eine Konstante ist, um den dynamischen Bereich der Ausgabe einzustellen
und geeignet auf C = 2 als Konstante gesetzt wird, für die die
Ausgabe nicht abgeschnitten ist, wenn zwei Eingangssignale 8-Bit
(–127 – + 127)
sind und die Ausgabe 8-Bit (0–255)
ist. Dieser Teil kann auch vorteilhafterweise durch einen Nurlesespeicher
(ROM) gebildet werden mit einem 16-Bit Eingang und einem 8-Bit Ausgang.
Es gibt viele mögliche Variationen.
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In
der obigen Gleichung stellt k eine Verzögerungszeit dar, die verstreicht
von dem Moment an, wenn sich der Helligkeitspegel ändert bis
zu dem Moment, wenn er zu dem ursprünglichen Pegel zurückkehrt,
und wird ausgedrückt
als ein ganzzahliges Vielfaches der Feld- oder Rahmenzeitperiode.
Es sei erwähnt,
dass die Verzögerungszeit
nicht immer konstant ist. Wenn beispielsweise die Flimmerfrequenz
von 3 Hz bis 30 Hz reicht, muss der Wert von k alle Verzögerungen
von einem Feld bis zehn Feldern abdecken. In dem Ausführungsbeispiel,
das folgt, wird die Korrelationsevaluierung für alle Verzögerungen k von 1–13 Feldern
berechnet.
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3 zeigt
eine beispielhafte Konfiguration einer Flimmerdetektionsvorrichtung,
die das obige Flimmerdetektionsverfahren verwendet. Diese Vorrichtung
wurde tatsächlich
hergestellt und ist bewertet worden als gut bedienbar.
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Ein
Eingabesignal (IN) ist ein NTSC-Signal oder ein Signal, das drei
Primärfarb-TV-Signale
(Rot, Grün, Blau)
in einem geeigneten Verhältnis
mischt. Der Grund, dass die drei primären Farbfernsehsignale in einem geeigneten
Verhältnis
gemischt werden, liegt darin, dass die drei Primärfilmfarben (Magenta, Cyan,
Gelb) von denjenigen des TV abweichen, und das eine Magenta-Cyan
Farbachse oft für
die Flimmerdetektion verwendet wird. Dieses Ausführungsbeispiel ist folglich
gekennzeichnet durch „die
Verwendung eines NTSC-Signals als Eingangssignal oder durch die
Verwendung eines Signals, das drei Primärfarbfernsehsignale (Rot, Grün, Blau) in
einem geeigneten Verhältnis
mischt".
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Das
Eingangssignal (IN) verläuft
durch ein Tiefpassfilter (LPF) 1 vor einer Digitalisierung
durch einen A/D-Wandler 2. Die Flimmerdetektion gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
detektiert einen großen
Flimmerbereich und hat eine signifikante niedrige räumliche
Auflösung.
Aus diesem Grund wird die Taktfrequenz des A/D-Wandlers 2 auf
die 70fache Zeilenfrequenz gesetzt (fH).
Zu diesem Zeitpunkt ist die Abtastfrequenz ungefähr 1,1 MHz, und das Band des
LPF 1 ist einige 0,5 MHz. Der A/D-Wandler 2 hat
eine 8-Bit Breite und sein Eingang ist eingestellt, so dass ein
schwarzes Signal einen digitalen Wert von Null (0) aufweist, und
ein weißer Peak
einen digitalen Wert von 255 aufweist.
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Das
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 2 verläuft durch ein einfaches horizontales
LPF (Filterkoeffizienten: 1/4, 1/2, 1/4) 3, und dann wird
die Abtastfrequenz durch eine Abtastschaltung 4 auf die
Hälfte down-gesampelt.
Als Ergebnis wird die Abtastfrequenz auf 35 fH reduziert.
Als Nächstes
verläuft
das Signal durch ein vertikales LPF, das eine 16-Zeilen Summation 5 enthält, die
die Zeilenanzahl auf eine Zeile für jeweils zehn Zeilen reduziert.
Die Down-Line Operation wird durch eine Fenstererzeugung (Generator) 6 gesteuert, der
zum selben Zeitpunkt die Unterdrückungszeitperiode
des Videosignals eliminiert. Die Fenstergeneration erzeugt ein Fenster,
das die vertikale aktive Zeilennummer auf 21 Zeilen pro Feld reduziert
mit einer horizontalen aktiven Pixelzahl, die auf 25 Pixel gesetzt
ist. Während
der Fensterzeitperiode wird das Video in einen First-In-First-Out
Speicher (FIFO) 7 geschrieben. Das Video, das in den FIFO 7 geschrieben
worden ist, hat 25 Pixel × 21
Zeilen = 525 Abtastungen/Feld. Folglich ist dieses Ausführungsbeispiel
dadurch gekennzeichnet, dass „das
Videosignal durch den horizontalen und vertikalen Schmalband-LPF
verläuft
zur Reduzierung der Abtastfrequenz und der Anzahl an Zeilen".
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Das
Signal, das in den FIFO 7 geschrieben worden ist, wird
mit einer Frequenz von 2 fH ausgelesen und
an eine Feldverzögerungs(Schaltung) 8 gesendet.
Das Ausgangssignal des FIFO 7 und das Ausgangssignal der
Feldverzögerung 8 werden
durch einen Nurlesespeicher (ROM) 9 in Werte der Evaluierungsfunktion basierend
auf der Felddifferenz umgewandelt. Die Evaluierungsfunktion, wie
vorher beschrieben, muss keine Felddifferenz sein, sondern kann
unter einer Vielzahl anderer möglicher
Formen eines Werts ausgewählt
werden, beispielsweise ein Wert, der durch Normalisieren der Felddifferenz
dem Helligkeitspegel gewonnen wird. Vorstellbare Änderungen
der Evaluierungsfunktion sind in 4 gezeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel
ist folglich gekennzeichnet durch „die erste Evaluierungsfunktion
basierend auf einer Felddifferenz oder Rahmendifferenz" und ebenso gekennzeichnet
dadurch, dass „die
erste Evaluierungsfunktion, die auf der Felddifferenz oder Rahmendifferenz
basiert, durch einen Nurlesespeicher (ROM) erzeugt wird".
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Der
Wert der Evaluierungsfunktion, die auf der Felddifferenz basiert,
wird um k Felder verzögert
(k = 1 bis 13), und ein evaluierter Wert der Korrelation zwischen
jedem verzögerten
Signal und dem Originalsignal wird ausgegeben. Der Begriff Korrelation,
wie er hier verwendet wird, wird mathematisch normalerweise definiert
als die Summe von Produkten von zwei Signalen, und der evaluierte
Wert der Korrelation wird definiert als Produkt des verzögerten Signals
und des ursprünglichen
Signals. Wenn jedoch der evaluierte Wert der Korrelation als ein
Produkt definiert wird, wird der Wert in Energie (elektrische Leistung)
ausgedrückt
und hat, wie vorher erklärt,
einen Nachteil dahingehend, dass er für kleine Rahmendifferenz versagt
zu reagieren. Der evaluierte Wert der Korrelation wird wie folgt
definiert. Wenn die Polaritäten
des verzögerten
Signals und des Originalsignals das gleiche Vorzeichen haben, wird
ein Wert Null (0) ausgegeben. Wenn diese Polaritäten entgegengesetztes Vorzeichen
haben, wird ein Wert ausgegeben, der gewonnen wird, indem eine Quadratwurzel des
Produkts genommen und mit einem Minuszeichen (–) versehen wird. Folglich
wird der Korrelationsevaluierungswert als ein Signal ausgegeben,
das in Amplituden anstelle von Energie ausgedrückt wird. Es gibt andere mögliche Variationen
für den
Evaluierungswert, wie in 5 gezeigt, und eine zweite Evaluierungsfunktion
kann vorteilhafterweise durch eine ROM 12 erzeugt werden.
Folglich ist dieses Ausführungsbeispiel
dadurch gekennzeichnet, dass „die
erste Evaluierungsfunktion um eine Mehrzahl von Feldern oder Rahmen
verzögert
wird, und ein Signal der ersten Evaluierungsfunktion und ein Signal
der verzögerten
ersten Evaluierungsfunktion empfangen und korreliert werden, um
eine zweite Evaluierungsfunktion auszugeben, die auf der Korrelation
basiert". Dieses
Ausführungsbeispiel
ist auch dadurch gekennzeichnet, dass „eine zweite Evaluierungsfunktion
durch einen Nurlesespeicher (ROM) erzeugt wird".
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Der
zweite Korrelationsevaluierungswert wird erzeugt für jede der
k Feldverzögerungen
(k = 1 bis 13) und wird innerhalb jedes der Felder (525 Felder)
für jede
Verzögerung
integriert. Die Verzögerungen
von der k-Feldverzögerung 10 werden
jeweils durch eine Multiplexschaltung 11 in ein einzelnes
Signal multigeplext, um zu erlauben, dass der Korrelationsevaluierungswert
erzeugt wird und für
jede Verzögerung
durch eine Schaltung (Integrationsschaltung 13) integriert
wird, was wiederum die Konfiguration der Vorrichtung vereinfacht.
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Der
Korrelationsevaluierungswert für
jede Verzögerung
wird in einen PC 15 übernommen,
der den Korrelationsevaluierungswert auf einer Anzeige 16,
beispielsweise auf einem Oszilloskop anzeigt. Wenn detektiert wird,
dass der Korrelationsevaluierungswert einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet
und dieses Ereignis eine Zeit lang aufeinanderfolgend auftritt,
berechnet der PC 15 die Flimmerfrequenz und die Dauer eines
derartigen Ereignisses und, wenn die Frequenz und die Dauer vorbestimmte
Warnpegel überschreiten,
gibt er einen Alarm aus. Der PC 15 hat auch eine Funktion
zum automatischen Aufzeichnen von Alarmereignissen in einer Datei.
Diese Funktionen, die durch einen PC durchgeführt werden, können eine
bekannte existierende Technik verwenden.
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Von
den Flimmerszenen, die erzeugt werden durch Alternieren von zwei
unterschiedlichen Aufnahmen in kurzen Zeitintervallen, haben einige
nur Änderungen
in der Farbe, jedoch nicht im Helligkeitswert. Ein einzelnes Gerät, das das
NTSC-Signal oder Helligkeitssignal als ein Eingangssignal verwendet,
kann derartiges Flimmern nicht detektieren. Um dieses Problem zu
lösen,
sind zwei oder drei Flimmerdetektionsvorrichtungen, die die gleichen
Eigenschaften und die Systemkonfiguration gemäß 3 aufweisen,
vorbereitet. Neue drei Primärfarbsignale,
die erzeugt werden durch Mischen der drei Primärfarbsignale des TV mit einem
geeigneten Mischverhältnis,
werden an jede der Flimmerdetektionsvorrichtungen geliefert. Von
den zwei oder drei Flimmerdetektionsvorrichtungen darf eine Vorrichtung,
die ein größtes Flimmern
detektiert hat, eine Gesamtflimmerausgabe erzeugen. Dieses Ausführungsbeispiel
ist in 6 gezeigt.
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In 6 werden
drei Primärfarbfernsehsignale
(Rot, Grün,
Blau) durch eine Matrix 21 gemischt, indem sie mit entsprechenden
Gewichtungskoeffizienten (negative Koeffizienten können ebenfalls
verwendet werden) multipliziert und die multiplizierten Ergebnisse
summiert werden. Die Matrix, die hier verwendet wird, muss keine
Matrix sein, die durch den NTSC-Decoder
verwendet wird, der YUV aus RGB erzeugt. Wenn drei Flimmerdetektionsvorrichtungen 22 verwendet
werden, gibt es kein Problem bezüglich
der Verwendung der drei Primärfarbsignale
als RGB Signale oder YUV Signale. Wenn zwei Flimmerdetektionsvorrichtungen
verwendet werden, wäre
es jedoch günstig,
eine Vorrichtung für
ein Y-Signal und die andere für
ein Magenta-Cyan-Signal, beispielsweise ein R–B gemischtes Signal, zu verwenden.
Das Flimmern, das durch zwei oder drei Vorrichtungen detektiert
wird, wird über
den zweiten FIFO 14 in 3 in den
PC 15 übernommen.
Der PC 15 muss nur das größte Flimmern als ein Gesamtflimmerdetektionssignal
anzeigen. Dieses Ausführungsbeispiel ist
folglich auch dadurch gekennzeichnet, dass „zwei oder drei Flimmerdetektionsvorrichtungen 22 des
gleichen Aufbaus vorbereitet werden, dass zwei oder drei Signale,
die erzeugt werden, indem die drei Primärfarbfernsehsignale mit einem
geeigneten Mischverhältnis
gemischt werden, an die zwei oder drei Flimmerdetektionsvorrichtungen 2 geliefert
werden, und dass der Detektionsvorrichtung, die das größte Flimmern
detektiert hat, erlaubt wird, ihr Ausgangssignal als ein Gesamtflimmerdetektionssignal
der zwei oder drei Detektionsvorrichtungen zu erzeugen".
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Wie
oben beschrieben, um ein Flimmern zu detektieren, dass verursacht
wird durch zwei Aufnahmen, die bearbeitet sind, um in kurzen Zeitintervallen
zu alternieren, verwendet dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil
der Eigenschaft eines Flimmerns, das in einer Flimmerszene eines
Fernsehvideos eine Größe, die
sich geändert
hat, zu dem Originalpegel mit einer bestimmten Verzögerungszeit
zurückkehrt,
wobei dadurch ein neues Flimmerdetektionsverfahren oder eine Vorrichtung
bereitgestellt werden, die auf einer mathematischen Korrelation
basieren, oder eine Evaluierungsfunktion, die durch Transformieren
der Korrelation hergeleitet wird, zwischen einer Felddifferenz oder
Rahmendifferenz und einer entsprechenden Felddifferenz oder Rahmendifferenz
nach einer gewissen Verzögerung.
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Das
Flimmern kann als Großbereichsflimmern
behandelt werden. Folglich kann ein eingegebenes Signal durch Schmalband-Tiefpassfiltern
verarbeitet werden, um eine signifikante Reduzierung in der Abtastfrequenz
(Down-Sampling) und in der Anzahl an Zeilen (Down-Lining) zu erreichen.
Die Evaluierungsfunktion, die auf der Felddifferenz oder Rahmendifferenz
oder auf einer Korrelation basiert, der Kern dieser Erfindung, wird durch
ein ROM erzeugt, um die Hardware signifikant zu vereinfachen. Durch Übernehmen
der Korrelationsevaluierungswerte in einen PC kann eine visuelle
Anzeige realisiert werden. Mit einem PC ist es auch möglich, Warnbedingungen
voreinzustellen, und wenn diese Bedingungen überschritten werden, einen
Alarm auszugeben und Alarmereignisse in einer Datei aufzuzeichnen.
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Es
sei erwähnt,
dass der Helligkeitspegel in der obigen Beschreibung nicht beschränkt sein
muss auf einen engen Wortsinn, wie er in der Farboptik verwendet
wird, und dass der Helligkeitspegel als ein Signalpegel in einer
Vielzahl von Videosignalen gelesen werden kann.
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Letztendlich
wurden die obigen Ausführungsbeispiele
tatsächlich
in Hardware hergestellt und ihre Leistungsfähigkeit wurde verifiziert dahingehend,
dass sie in der Lage sind, Flimmern mit einer zufriedenstellenden
Genauigkeit zu detektieren.
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Zusätzlich zu
den obigen Ausführungsbeispielen
kann diese Erfindung auch in den folgenden Ausführungsbeispielen implementiert
werden.
- 1) Obwohl die obigen Ausführungsbeispiele
die Flimmerdetektionsvorrichtung bilden, indem eine Mehrzahl von
digitalen Schaltungen verwendet wird, kann die Funktion der digitalen
Schaltungen mittels Software des PC 15 realisiert werden.
- 2) Obwohl die obigen Ausführungsbeispiele
der Schaltungen 9, 12 ein ROM verwenden, kann
auch ein nicht flüchtiger
Speicher, beispielsweise ein EEPROM verwendet werden.
- 3) Das ROM 9, 12 speichert in Form einer Nachschlagetabelle
Werte, die auszugeben sind. Die Nachschlagetabelle ist eine Tabelle,
die den Wert Z einer gezeigten Formel speichert, beispielsweise
in dem Beispiel 1 gemäß 4 in
einem Speicherort, der bestimmt wird durch X und Y. Folglich, indem
dem ROM die Werte von X und Y, die in der Formel zu substituieren
sind, als Adressen gegeben werden, hat dies einen Wert von Z zur
Folge, der aus dem entsprechenden Ort gelesen und von dem ROM ausgegeben
wird.
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Obwohl
eine vorbestimmte Berechnungsformel (siehe 4 und 5)
berechnet werden kann durch eine Berechnungsschaltung an Stelle
der Verwendung des ROM 9, 12, ist die Berechnungsgeschwindigkeit schneller,
wenn ROM verwendet wird.
