EP1908286A1 - Verfahren zur analogen übertragung eines videosignals - Google Patents

Verfahren zur analogen übertragung eines videosignals

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Publication number
EP1908286A1
EP1908286A1 EP05775861A EP05775861A EP1908286A1 EP 1908286 A1 EP1908286 A1 EP 1908286A1 EP 05775861 A EP05775861 A EP 05775861A EP 05775861 A EP05775861 A EP 05775861A EP 1908286 A1 EP1908286 A1 EP 1908286A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
video
image
sequence
image resolution
frames
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05775861A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Frommann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1908286A1 publication Critical patent/EP1908286A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/44—Processing of video elementary streams, e.g. splicing a video clip retrieved from local storage with an incoming video stream or rendering scenes according to encoded video stream scene graphs
    • H04N21/4402—Processing of video elementary streams, e.g. splicing a video clip retrieved from local storage with an incoming video stream or rendering scenes according to encoded video stream scene graphs involving reformatting operations of video signals for household redistribution, storage or real-time display
    • H04N21/440263—Processing of video elementary streams, e.g. splicing a video clip retrieved from local storage with an incoming video stream or rendering scenes according to encoded video stream scene graphs involving reformatting operations of video signals for household redistribution, storage or real-time display by altering the spatial resolution, e.g. for displaying on a connected PDA
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/234—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams or manipulating encoded video stream scene graphs
    • H04N21/2343—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams or manipulating encoded video stream scene graphs involving reformatting operations of video signals for distribution or compliance with end-user requests or end-user device requirements
    • H04N21/234363—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams or manipulating encoded video stream scene graphs involving reformatting operations of video signals for distribution or compliance with end-user requests or end-user device requirements by altering the spatial resolution, e.g. for clients with a lower screen resolution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/25—Management operations performed by the server for facilitating the content distribution or administrating data related to end-users or client devices, e.g. end-user or client device authentication, learning user preferences for recommending movies
    • H04N21/266—Channel or content management, e.g. generation and management of keys and entitlement messages in a conditional access system, merging a VOD unicast channel into a multicast channel
    • H04N21/2662—Controlling the complexity of the video stream, e.g. by scaling the resolution or bitrate of the video stream based on the client capabilities

Definitions

  • the present invention relates to a method for analog transmission of a video signal from a video source to a video sink, in which the video signal comprises a sequence of frames which are at a first image resolution and a first frame rate at the video source, wherein the sequence of frames is physical Transmission into a sequence of image segments having a second image resolution that is less than the first image resolution, and at a frame rate that is higher than the first frame rate, is implemented, in which the sequence of image segments is transmitted from the video source to the video sink and at which reconstructs a sequence of frames having the first image resolution from the transmitted sequence of image segments at the video sink.
  • the present invention further relates to a video source for use in such a method.
  • the present invention further relates to a preprocessor for use in such a method.
  • the present invention further relates to a video sink for use in such a method.
  • the present invention further relates to a post processor for use in such a method.
  • Video signals can in principle be transmitted in an analogue or digital way.
  • an analogue image transmission is more susceptible to interference in some respects than a digital image transmission.
  • an analog image transmission is usually less expensive to implement.
  • the importance of the susceptibility to interference takes a back seat when a wired transmission over short distances is to be realized. This corresponds for example to the task with regard to many Applications in modern motor vehicles, which is why in the automotive sector mainly analogue methods for image transmission are used.
  • CVBS composite video originally developed for television technology, which uses a luminance signal (luminance or Y) and a modulated color subcarrier signal (chrominance or C) to transmit the image information .
  • luminance or Y luminance or Y
  • C modulated color subcarrier signal
  • both signals on the transmitter side are combined into a composite video signal and separated on the receiver side. Since the separation of the signals is technically not trivial and associated with quality losses, the signals in the wired studio technology and in the professional home user area are often transmitted separately (Y / C) through separate lines.
  • RGB three individual component signals
  • the upper bound of the frequency band (eg 6.75 MHz) defines an upper bound on the achievable local resolution of the transmitted video signal.
  • the individual frames are transmitted as fields with half the number of lines.
  • Some lines and samples per line are not used for actual image data but for the transmission of synchronization signals (HSYNC, VSYNC), which in NTSC about an active image resolution of 720x480 pixels per frame or 720x240 pixels per field result.
  • Object of the present invention is to provide a simple method of the type mentioned for the transmission of video signals in sufficient image quality for high-resolution video sinks.
  • Another object of the invention is to provide a preprocessor for use in such a method.
  • Another object of the invention is to provide a video source for use in such a method.
  • Another object of the invention is to provide a post processor for use in such a method.
  • Another object of the invention is to provide a video tray for use in such a method.
  • the first object is achieved by a method in which the first image resolution is greater than the image resolution of a frame according to a video standard and in which the second image resolution is equal to the image resolution of a full or half frame according to said video standard.
  • a method which is basically similar to the preamble of claim 1, is known for analog recording, transmission and display of interlaced images.
  • a frame is divided into two line-interlaced fields, which are transmitted one after the other.
  • source format, transmission format, and display format are typically the same - recording, transmission, and display are always half frames at a time.
  • a frame is subsequently reconstructed from the transmitted fields, even in such methods.
  • the conversion of two fields into a full image for example in a car communication computer (CCC) according to the prior art or in progressive-scan displays, represents only a necessary adaptation of the source format (fields) to the presentation format (frames). and transmission format are the same here as well.
  • the inventive method uses the "field transfer" to effectively transfer another, higher quality, in particular higher resolution, source format and to use in the video sink, for example to bring to display.
  • the method used according to the invention differs from known methods by the characterizing features of patent claim 1.
  • the actual difference of the invention with the methods known from the prior art is due to the different boundary conditions and objectives already described in the preceding paragraph and also in the following paragraph beyond the mere addition of the characteristic features.
  • the features of the preamble of claim 1 serve there for a completely different purpose than in the invention. While in a prior art method, by dividing the frames, it is desirable to increase the display frequency of the video sink, this aspect is considered peripheral in the invention. On the contrary, depending on the embodiment, in many cases the invention even comes at the expense of the display frequency. Instead of the display frequency in the invention, however, already sought by the features of the preamble of claim 1, to increase the image resolution of the effectively transmitted video signal. By combining the features of the preamble with the additional features of claim 1 then arise the advantages of the invention described below.
  • the main advantage of the invention is that with the cost-effective image transmission method already available according to the state of the art, a higher image resolution, meaning the spatial resolution usually given in pixels, of the video signal effectively transmitted to the video sink is achieved.
  • the high demands of many applications on the quality of image transmission are thus met at no extra cost or at extremely low cost.
  • a high-resolution display unit can be better utilized in this way.
  • Image-processing video sinks for example for a camera-based driver assistance system, can also be supplied by the invention with little effort with high-quality input video signals.
  • the first image resolution is greater than the image resolution of one frame according to the NTSC or PAL standard and the second image resolution is equal to the image resolution of one field according to the corresponding video standard, ie NTSC or PAL.
  • the NTSC or PAL standard mostly fields are transmitted. Devices and methods which are suitable for the transmission of fields of these widely used video standards are therefore particularly cost-effective.
  • the transmitted NTSC or PAL fields are usually row-linked in pairs. However, this is by no means absolutely necessary for the use of the available transmission technology.
  • the methods and devices available for physical transmission can be used in the same way for the transmission of arbitrary image segments, as long as they have the data format of an NTSC or PAL field. Accordingly, according to the embodiments of the invention discussed herein, the high-resolution frames present at the video source are divided into image segments having the data format of such a field.
  • the image resolution of the transmitted image segments equal to the image resolution of a PAL-standard frame as long as suitable means for transmitting PAL frames are available.
  • the image resolution of the image segments match the image resolution of the video standard used for transmission.
  • the second frame rate i. H. the frame rate of the transmitted image segments, equal to the typical frame rate for transmission of
  • Image segments equal to the image resolution of a field after said Video standard is, as the second frame rate
  • the typical frame rate for transmitting fields according to the said video standard is particularly advantageous. If the second image resolution is equal to the image resolution of one frame according to said video standard, the typical frame rate for transmitting frames according to the said video standard is particularly advantageous as a second frame rate.
  • transmission means are also used for the physical transmission, which are designed for the transmission of such a data format.
  • the sequence of image segments is transmitted over a standardized transmission link designed for the transmission of frames with the second image resolution and the second image frequency.
  • the sequence of frames reconstructed at the video sink may be equal to the sequence of frames initially present at the video source, in particular both sequences may have the same frame rate.
  • the latter embodiment is particularly useful if always after the transmission of all image segments, from which a new complete frame is reconstructed, reconstructs a new frame and is used by the video sink, for example, is displayed by a display unit.
  • the video frame reconstructed sequence of frames may have a higher frame rate than the sequence of frames initially present at the video source, in particular, the frame rate of the reconstructed sequence may be equal to the frame rate of the physically transmitted sequence of picture segments.
  • the latter embodiment is particularly useful if, after the transmission of each individual image segment, a new frame is reconstructed and used by the video sink.
  • the reconstructed frame sequence may be captured by a video sink, typically a display unit either in its own frame rate or in a preferred one Frame rate of the video sink are processed.
  • a video sink typically a display unit either in its own frame rate or in a preferred one Frame rate of the video sink are processed.
  • the reconstructed frame sequence is reconstructed at a preferred frame rate of the video sink and displayed. In this way, the video sink is used optimally and unnecessary reconstruction effort is avoided.
  • the preferred frame rate of the video sink exceeds the frame rate of the reconstructed frame sequence, individual or all of the reconstructed frames may be repeatedly displayed to maintain the preferred frame rate of the video sink.
  • the inventive method provides a decoupling between the data format (in particular image resolution and optionally frame rate) of the present at the video source image units, here frames, and the data format of the physically transmitted over the transmission link image units, here the image segments.
  • the increase in the image resolution according to the invention is at the expense of the frame rate of the effectively transmitted frame sequence.
  • this is tolerable in many applications, especially in the display of standing or slow-moving image content, without loss of quality or with only very low quality losses.
  • the invention takes into account the fact that in many modern applications of image display in motor vehicles (eg display of navigation maps, web browsers, text displays, characteristics and symbol fades in camera images) exactly such standing or only slowly moving image contents are displayed.
  • the modern applications of image display in automobiles differ significantly from the typical non-automotive image display applications herein.
  • the invention is preferably applied to the transmission of a video signal in a motor vehicle.
  • the disadvantage of the reduced frame rate is further reduced in the automotive environment by the typical usage behavior of the users of display units in motor vehicles.
  • Display units in motor vehicles are - in contrast to display units outside of motor vehicles - usually only relatively briefly considered by the user. For example, taking a look at a navigation map, by which a driver controls his own position on a route, usually only a few seconds. With such a short duration of observation, a picture flow that slightly jerks through the reduced frame rate is subjectively hardly perceived as disturbing by the observer, which is why, according to the invention, more emphasis can be placed on the image resolution which is significantly more important for a shorter viewing time.
  • new data is available anyway only at an update rate which is far lower than the frame rate of the display unit or as the frame rate of the effectively transferable full-screen sequence.
  • the pixels of the high-resolution frame present at the video source can be arbitrarily distributed to the individual transmitted image segments.
  • the high-resolution frame only needs to be reconstructed from the image segments.
  • each image segment contains portions of only a single frame present at the video source.
  • individual image segments contain parts of a plurality of video images present in the video source.
  • each image segment includes at least one contiguous portion of a high resolution frame present at the video source.
  • each image segment consists of a single contiguous portion of a high-resolution frame present at the video source.
  • the transmitted image segments may contain disjoint image information. In this way, especially a lot of image information, ie very large frames, can be transmitted from the video source to the video sink.
  • the image segments may contain redundant information. For example, the parts of the high-resolution frame contained in different image segments may overlap each other in full screen.
  • a respective full frame present at the video source is divided into at least three image segments.
  • an increase in the image resolution of the effectively transmitted by the inventive method frames is already possible by each one present at the video source frame is divided into at least two image segments.
  • the video source has a sequence of high resolution frames of 1440x480 image resolution, each frame present at the video source is divided into four image segments with NTSC video frame resolution and the NHSC field resolution image segments Video standards are transmitted physically.
  • a technically particularly simple division of the high-resolution frame on the four image segments by a simpleêtung the present at the video source frames is possible.
  • the image resolution of the frames that can be effectively transferred by the method according to the invention is at least as large as the image resolution required in the video sink.
  • 1440x480 on a display unit with 1440x480 pixels are displayed directly, if such a display unit is available.
  • a display unit with a number of pixels is often available which lies between the image resolution of the frames which can be effectively transmitted by the method according to the invention and the image resolution of a video standard.
  • modern automobiles often strive to display on a 1280x480 pixel display unit.
  • a full-screen sequence with a higher image resolution can be transmitted by the method according to the invention.
  • the reconstructed frames can then either be trimmed or scaled to the image resolution of the display unit.
  • an adaptation to the preferred image resolution of the video sink can take place already during the reconstruction.
  • the inventive method can be realized by additional programming on many known from the prior art and inexpensive graphics processors available.
  • the invention can also be realized by a comparatively simple interconnection in future graphics processors.
  • the second object of the invention is achieved by a video source capable of converting an incoming sequence of frames having an image resolution greater than the image resolution of a frame according to a video standard into an outgoing sequence of image segments having an image resolution. which is equal to the image resolution of a field or field of the said video standard to implement.
  • the video source may contain a preprocessor for this purpose. This can also be carried out separately.
  • the third object of the invention is accordingly solved by a preprocessor which is adapted to convert an incoming sequence of frames having an image resolution greater than the image resolution of a frame according to a video standard into an outgoing sequence of image segments having an image resolution equal to that of Image resolution of a field or field of the said video standard is to implement.
  • Such a video source or preprocessor can be made by minor modification of a prior art graphics processor.
  • a video source provides an image n for transmission until a new image n + 1 has been completely created.
  • all even-numbered and then all odd-numbered lines of the image n are alternately transmitted as fields or "fields" in the interlaced process.
  • the transmission of these fields from an image memory only requires setting a start address and line length of the first pixel of the first line of a field.
  • the output of the remaining pixels and lines of a field is done automatically by appropriate Addressinkrementer. This process can be easily modified so that the start address and line length are set sequentially to the first pixel of the first row of the individual image segments of a high-resolution frame.
  • the transmission of the remaining pixels and lines of a picture segment is then analogous to the transmission of individual fields.
  • the fourth object of the invention is achieved, as described above, by a video sink capable of selecting, from an incoming sequence of image segments having an image resolution equal to the image resolution of a full or half frame of a video standard, a sequence of frames having an image resolution. which is greater than the image resolution of a frame of said video standard, to reconstruct.
  • the video sink may contain a post processor for this purpose. This can also be carried out separately. Accordingly, the fifth object of the present invention is achieved by a post processor capable of selecting, from an incoming sequence of image segments having an image resolution equal to the image resolution of a full or half frame of a video standard, a sequence of frames having an image resolution which is larger as the image resolution of a frame of said video standard.
  • Such a video sink or postprocessor can be made by slight modification of a prior art graphics processor.
  • Conventional graphics processors offer the possibility of storing incoming pixels of a field in a picture memory. The contents of this image memory can then be further processed and / or displayed.
  • Graphics processors already support the display of full-screen images (progressive displays) as well as the reconstruction of a full-frame from two fields (so-called de-interlacing after the BOB or WEAVE method). These methods either add two fields already when saving the incoming pixels together or bring in the output of the frame alternately odd and even lines for display.
  • layer parameters are set statically or dynamically by means of a freely programmable processor which may be implemented as part of the graphics processor or as an additional processor.
  • the display of a reconstructed frame may then be realized by a program which at the beginning of a display cycle (VSYNC) programs the layer parameters such that each layer displays an associated image segment at the appropriate location.
  • VSYNC display cycle
  • the layer parameters can be changed from the image segments of the image n to the image segments n + 1.
  • New image segments of the image n + 2 are stored in parallel in the image memory.
  • the memory used for the image segments of the image n can be released to later accommodate the image segments of the image n + 3, etc. (ring buffer method).
  • the inventive method holds the actual physical transmission of the image information an existing video standard. It thus allows a cost-effective overall system in which video signals can be transmitted jointly according to existing video standards and high-resolution image content.
  • the method according to the invention is based on existing cost-optimized methods for video transmission and thus avoids additional costs of more complex transmission methods. It allows an increase in image quality and readability of high-resolution image content over prior art methods.
  • Fig. 2 shows the division according to the invention of a transmitted frame in four image segments
  • FIG 3 shows a section of the time profile of the occupancy of a transmission path used.
  • Fig. 1 the basic sequence of a method according to the invention is illustrated.
  • the method according to the invention which is described in more detail below with reference to a preferred embodiment of the invention comprises the conversion of a high-resolution sequence of frames 10 into a sequence of image segments 11 and the reconstruction of a sequence of frames 12 to be displayed.
  • a sequence of high-resolution frames 10 (image resolution 1440x480).
  • the preprocessor 2 integrated in the video source 1 decomposes each of these frames 10 into individual image segments 11 even before the physical transmission.
  • the image segments 11 have the image resolution of an NTSC field (720 ⁇ 240 pixels).
  • Each frame 10 is decomposed into four image segments 11.
  • FIG. Fig. 2 shows a schematic total of a frame 10 of the image resolution 1440x480. This is surrounded by the solid line in Fig. 2.
  • the dashed lines in Fig. 2 indicate the division of the frame into image segments 11a, 11b, 11c, and 11d.
  • Each image segment contains a contiguous portion of the frame 10.
  • the sequence of image segments 11 resulting from the division of the sequence of frames 10 has the quadruple frame rate of the sequence of frames 10.
  • the sequence of frames 10 has a frame rate of 15 Hz.
  • the sequence of image segments 11 accordingly has a frame rate of 60 Hz.
  • the image resolution of the image segments 11 correspond to the image resolution of an NTSC field.
  • the frame rate of the sequence of image segments 11 also corresponds to the frame rate with which NTSC fields are transmitted according to the NTSC video standard.
  • the sequence of image segments 11 can thus be transmitted without problems over a standardized transmission link which is designed for the transmission of NTSC fields according to the NTSC video standard.
  • the available transmission link 3 fulfills these requirements.
  • the sequence of the image segments 11 is transmitted to the video sink 4 physically via the transmission path 3 by means of the existing NTSC method.
  • the transmission of the four image segments of a frame takes place, for example, in the order a, b, c, d.
  • Fig. 3 shows a section of the time course of the occupancy of the transmission path 3. Between the two dashed lines, packed in four image segments 11, the information of a complete frame 10 is transmitted.
  • the video sink 4 contains a post-processor 5 which receives the sequence of image segments 11 and reassembles it into a sequence of frames 12 of the image resolution 1440x480.
  • a frame 12 is reconstructed from four image segments into which a frame has been split by the preprocessor 2.
  • the reconstructed frames 12 are substantially identical to the frames 10 previously present in the video source.
  • the task of the post-processor may be to adopt a slightly modified graphics processor according to the prior art. Such graphics processors are usually available at low cost.
  • the frames 12 may be assembled, for example, by concerted storage in corresponding areas of the graphics memory of the graphics processor. Otherwise, the physical reception process of the post-processor can take place in exactly the manner known from the prior art.
  • the task of the preprocessor 2 in the video source 1 can take over a slightly modified graphics processor according to the prior art.
  • the physical transmission process of the preprocessor can be done in exactly the manner known from the prior art. Also for this is usually therefore inexpensive hardware available.
  • the video sink 4 displays the reconstructed sequence of frames 12 at the refresh rate of the display unit (here 60 Hz), i. H. each frame 12 is displayed four times.
  • the effective frame rate of the transmitted video signal is reduced by the inventive method to the field rate of the transmission method (here NTSC 60 Hz) divided by the number (here four) of the image segments per high-resolution frame. In the present case, this results in an effective frame rate of 15 Hz.
  • the video sink 4 is designed in the present embodiment as a display unit with a resolution of 1280x480 pixels and a preferred display frequency of 60 Hz. In direct conversion of the pixels of the effectively transmitted video signal to the pixels of the display unit of the displayed image stream is thus cut on both sides.
  • the full resolution of a 1280x480x60Hz display unit can be driven by a conventional 720x240x60Hz Y / C video signal by adding a 1440x480 frame to the physical Transmission into four 720x240 image segments is decomposed.
  • the effective frame rate is lowered to 15 frames per second, which in many applications, especially in motor vehicles, but no or only minor disadvantages.
  • the advantages of transmitting high-resolution frames through a conventional 720x240x60Hz Y / C video signal and thus using conventional hardware components outweigh the benefits.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur analogen Übertragung eines Videosignals von einer Videoquelle zu einer Videosenke, bei welchem das Videosignal eine Sequenz von Vollbildern enthält, die in einer ersten Bildauflösung und einer ersten Bildfrequenz bei der Videoquelle vorliegen, bei welchem die Sequenz von Vollbildern zur physikalischen Übertragung in eine Sequenz von Bildsegmenten mit einer zweiten Bildauflösung, die geringer ist als die erste Bildauflösung, und mit einer Bildfrequenz, die höher ist als die erste Bildfrequenz, umgesetzt wird, bei welchem die Sequenz von Bildsegmenten von der Videoquelle zur Videosenke übertragen wird und bei welchem aus der übertragenen Sequenz von Bildsegmenten bei der Videosenke eine Sequenz von Vollbildern mit der ersten Bildauflösung rekonstruiert wird, ist die erste Bildauflösung größer als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem Videostandard und die zweite Bildauflösung ist gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes nach dem besagten Videostandard. Die Erfindung betrifft neben einem solchen Verfahren zudem eine Videoquelle, eine Videosenke, einen Präprozessor und einen Postprozessor, welche zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind.

Description

Verfahren zur analogen Übertragung eines Videosignals
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur analogen Übertragung eines Videosignals von einer Videoquelle zu einer Videosenke, bei welchem das Videosignal eine Sequenz von Vollbildern enthält, die in einer ersten Bildauflösung und einer ersten Bildfrequenz bei der Videoquelle vorliegen, bei welchem die Sequenz von Vollbildern zur physikalischen Übertragung in eine Sequenz von Bildsegmenten mit einer zweiten Bildauflösung, die geringer ist als die erste Bildauflösung, und mit einer Bildfrequenz, die höher ist als die erste Bildfrequenz, umgesetzt wird, bei welchem die Sequenz von Bildsegmenten von der Videoquelle zur Videosenke übertragen wird und bei welchem aus der übertragenen Sequenz von Bildsegmenten bei der Videosenke eine Sequenz von Vollbildern mit der ersten Bildauflösung rekonstruiert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Videoquelle zum Einsatz bei einem solchen Verfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Präprozessor zum Einsatz bei einem solchen Verfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Videosenke zum Einsatz bei einem solchen Verfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Postprozessor zum Einsatz bei einem solchen Verfahren.
Videosignale können prinzipiell auf analogem oder digitalem Weg übertragen werden. Zwar ist eine analoge Bildübertragung in mancherlei Hinsicht störanfälliger als eine digitale Bildübertragung. Jedoch ist eine analoge Bildübertragung in der Regel kostengünstiger realisierbar. Zudem tritt die Bedeutung der Störanfälligkeit in den Hintergrund, wenn eine drahtgebundene Übertragung über kurze Strecken zu realisieren ist. Dies entspricht beispielsweise der Aufgabenstellung bezüglich vieler Anwendungen in modernen Kraftfahrzeugen, weshalb im Automobilbereich überwiegend analoge Verfahren zur Bildübertragung eingesetzt werden.
Das günstigste heute verbreitet eingesetzte analoge Übertragungsverfahren für Videosignale besteht in dem ursprünglich für die Fernsehtechnik entwickelten FBAS-Verfahren (CVBS composite video), welches ein Helligkeitssignal (luminance oder Y) und ein moduliertes Farbhilfsträgersignal (chrominance oder C) benutzt, um die Bildinformation zu übertragen. Bei der normalen Rundfunkübertragung werden beide Signale auf der Sender-Seite zu einem Signal (composite video) zusammengefügt und auf der Empfängerseite wieder getrennt. Da die Trennung der Signale technisch nicht trivial und mit Qualitätsverlusten behaftet ist, werden die Signale in der drahtgebundenen Studiotechnik und im professionellen Heimanwender-Bereich oft getrennt (Y/C) durch separate Leitungen übertragen. Im europäischen Raum kommt häufig die Übertragung von drei einzelnen Komponentensignalen (RGB) zum Einsatz, beispielsweise zwischen Entertainment- Quellen und Fernsehgeräten über die SCART Schnittstelle. Für dieses Übertragungsverfahren wurden Standards definiert (z. B. PAL oder NTSC), welche die kombinierte Übertragung beider Signale in einem limitierten Frequenzband (typischerweise 6,75 MHz) ermöglicht. Diese Standardisierung führte zu einem verbreiteten Einsatz und zur Verfügbarkeit von günstigen Komponenten auch im automobilen Umfeld. So wird dieses Verfahren heute in Kraftfahrzeugen für die Signalübertragung zwischen TV-Empfänger, DVD-Wechsler, verschiedenen Kamera-Quellen und den zugehörigen Anzeigeeinheiten eingesetzt.
Die obere Grenze des Frequenzbands (z. B. 6,75 MHz) definiert eine obere Schranke für die erreichbare örtliche Auflösung des übertragenen Video-Signals. So definiert etwa der NTSC-Standard die Übertragung von 30 einzelnen Vollbildern (frames) pro Sekunde mit jeweils 525 Zeilen und 857 Abtastwerten pro Zeile (6,75 MHz x 2 Abtastwerte/Schwingung = 13,5 MHz = 30 frames * 525 lines 857 samples). Die einzelnen Vollbilder werden dabei als Halbbilder (fields) mit halber Zeilenanzahl übertragen. Einige Zeilen und Abtastwerte pro Zeile werden dabei nicht für eigentliche Bilddaten sondern für die Übertragung von Synchronisationssignalen (HSYNC, VSYNC) benutzt, wodurch sich bei NTSC etwa eine aktive Bildauflösung von 720x480 Bildpunkten pro Vollbild bzw. 720x240 Bildpunkten pro Halbbild ergeben.
Zwar ist die Bildauflösung eines solchen standardisierten Übertragungsverfahrens für den Großteil der in Kraftfahrzeugen heute gebräuchlichen Anwendungen und Anzeigeeinheiten mit bewegten Bildinhalten (z. B. Entertainment, Rückfahrkamera) ausreichend. Neue Anwendungen und die verhältnismäßig kostengünstige Verfügbarkeit hochauflösender Anzeigeeinheiten haben jedoch zu der Anforderung geführt, Videosignale mit höherer Bildauflösung (z. B. 800x480 oder 1280x480 Pixel) anzuzeigen. Eine unveränderte Anzeige eines nach einem der verbreiteten Standards (z. B. NTSC) übertragenen Videosignals auf einer hochauflösenden Anzeigeeinheit führt allerdings zu einer Unterabtastung und somit zu merklichen Qualitätseinbußen vor allem in der Darstellung einzelner Bildpunkte. Besonders gravierend äußert sich dieser Nachteil bei der Anzeige detaillierter Bildinhalte, wie z. B. Navigationskarten, Web-Browsern, Textanzeigen, Kennlinien und Symboleinblendungen in Kamerabilder.
Zur Behebung dieser Probleme kommen heute in einzelnen Anwendungsfällen andere Übertragungsmethoden zum Einsatz, die etwa die Übertragungsfrequenz erhöhen oder sogar eine digitale Übertragung der Bilddaten vorsehen. Diese Verfahren liefern hinreichend gute Ergebnisse, bringen aber einen hohen technischen Aufwand und dementsprechend höhere Kosten mit sich. Dies gilt insbesondere, wenn durch den Einsatz unterschiedlicher Übertragungsverfahren die Videosenken in einem System verschiedene Eingänge für Video-Quellen, welche unterschiedliche Übertragungsverfahren nutzen, besitzen müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Übertragung von Videosignalen in ausreichender Bildqualität für hochauflösende Videosenken zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Präprozessor zum Einsatz bei einem solchen Verfahren zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Videoquelle zum Einsatz bei einem solchen Verfahren zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Postprozessor zum Einsatz bei einem solchen Verfahren zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Videosenke zum Einsatz bei einem solchen Verfahren zu schaffen.
Gelöst wird die erstgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren, bei welchem die erste Bildauflösung größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem Videostandard und bei welchem die zweite Bildauflösung gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes nach dem besagten Videostandard ist.
Ein Verfahren, welches dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 prinzipiell ähnlich ist, ist zur analogen Aufnahme, Übertragung und Anzeige von Bildern im Zeilensprungverfahren bekannt. Dabei wird ein Vollbild in zwei zeilenverschränkte Halbbilder aufgeteilt, die nacheinander übertragen werden. Anders als bei der Erfindung sind bei einem solchen Verfahren jedoch Quellformat, Übertragungsformat und Anzeigeformat typischerweise gleich - es handelt sich bei Aufnahme, Übertragung und Anzeige jeweils immer nur um Halbbilder. In bestimmten Fällen wird aus den übertragenen Halbbildern anschließend auch bei solchen Verfahren ein Vollbild rekonstruiert. Die Umwandlung von zwei Halbbildern in ein Vollbild etwa bei einem Car Communication Computer (CCC) gemäß dem Stand der Technik oder bei Progressive-Scan-Displays stellt jedoch nur eine notwendige Anpassung des Quellformats (Halbbilder) an das Darstellungsformat (Vollbilder) dar - Quell- und Übertragungsformat sind auch hier gleich. Im Gegensatz dazu benutzt das erfindungsgemäße Verfahren die „Halbbild- Übertragung", um effektiv ein anderes, qualitativ höheres, insbesondere höher aufgelöstes, Quellformat zu übertragen und bei der Videosenke zu verwerten, beispielsweise zur Anzeige zu bringen. Insbesondere unterscheidet sich das erfindungsgemäß angewendete Verfahren von bekannten Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Der eigentliche Unterschied der Erfindung zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren geht jedoch wegen der bereits im vorausgehenden Absatz und auch im nachfolgenden Absatz geschilderten unterschiedlichen Randbedingungen und Zielsetzungen über die bloße Hinzunahme der kennzeichnenden Merkmale weit hinaus.
Sofern die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aus dem Stand der Technik bekannt sind, dienen sie dort zu einem völlig anderen Zweck als bei der Erfindung. Während bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik durch die Aufteilung der Vollbilder eine Erhöhung der Anzeigefrequenz bei der Videosenke angestrebt wird, ist dieser Aspekt bei der Erfindung als eher peripher zu betrachten. Ganz im Gegenteil geht die Erfindung je nach Ausführungsform in vielen Fällen sogar zu Lasten der Anzeigefrequenz. Statt der Anzeigefrequenz wird bei der Erfindung jedoch bereits durch die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 angestrebt, die Bildauflösung des effektiv übertragenen Videosignals zu erhöhen. Durch die Verbindung der Merkmale des Oberbegriffs mit den zusätzlichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 entstehen dann die im Folgenden geschilderten Vorteile der Erfindung.
Der Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, dass mit den bereits gemäß dem Stand der Technik zur Verfügung stehenden Mitteln bestehender kostengünstiger Bildübertragungsverfahrens eine höhere Bildauflösung, gemeint ist hier die üblicherweise in Bildpunkten angegebene Ortsauflösung, des effektiv zur Videosenke übertragenen Videosignals erreicht wird. Die hohen Anforderungen vieler Anwendungen an die Qualität der Bildübertragung werden somit ohne Mehrkosten bzw. bei äußerst niedrigen Kosten erfüllt. Beispielsweise kann eine hochauflösende Anzeigeeinheit auf diese Art und Weise besser ausgenutzt werden. Bildverarbeitende Videosenken, beispielsweise für ein kamerabasiertes Fahrerassistenzsystem, können durch die Erfindung ebenfalls mit geringem Aufwand mit hochqualitativen Eingangsvideosignalen versorgt werden. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die erste Bildauflösung größer als die Bildauflösung eines Vollbilds nach dem NTSC bzw. PAL-Standard und die zweite Bildauflösung ist gleich der Bildauflösung eines Halbbildes nach dem entsprechenden Videostandard, d. h. nach NTSC bzw. PAL. Nach dem NTSC bzw. PAL-Standard werden meist Halbbilder übertragen. Vorrichtungen und Verfahren, welche für die Übertragung von Halbbildern dieser weit verbreiteten Videostandards geeignet sind, sind daher besonders kostengünstig verfügbar. Gemäß dem Stand der Technik sind die übertragenen NTSC- bzw. PAL-Halbbilder in der Regel paarweise zeilenverschränkt. Dies ist jedoch für die Nutzung der zur Verfügung stehenden Übertragungstechnologie keineswegs zwingend erforderlich. Die zur physikalischen Übertragung zur Verfügung stehenden Verfahren und Vorrichtungen können in gleicher Art und Weise für die Übertragung beliebiger Bildsegmente verwendet werden, sofern diese das Datenformat eines NTSC- bzw. PAL-Halbbilds haben. Dementsprechend werden die bei der Videoquelle vorliegenden hochaufgelösten Vollbilder gemäß der hier besprochenen Ausführungsformen der Erfindung in Bildsegmente mit dem Datenformat eines solchen Halbbilds aufgeteilt.
Entsprechendes gilt für die Übertragung von Bildsegmenten im Datenformat von Vollbildern nach dem NTSC bzw. PAL-Standard bzw. Halb- oder Vollbildern nach anderen Videostandards, z. B. SECAM. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Bildauflösung der übertragenen Bildsegmente gleich der Bildauflösung eines Vollbildes nach PAL-Standard zu wählen, sofern geeignete Mittel zur Übertragung von PAL-Vollbildern verfügbar sind.
Vorzugsweise stimmt nicht nur die Bildauflösung der Bildsegmente mit der Bildauflösung des zur Übertragung verwendeten Videostandards überein.
Vorzugsweise ist zudem die zweite Bildfrequenz, d. h. die Bildfrequenz der übertragenen Bildsegmente, gleich der typischen Bildfrequenz zur Übertragung von
Voll- bzw. Halbbildern nach dem besagten Videostandard, insbesondere NTSC oder
PAL. Vorrichtungen und Verfahren, welche für die Bildübertragung nach einem solchen Videostandard geeignet sind, lassen sich somit besonders einfach für die
Erfindung verwenden. Sofern die zweite Bildauflösung, d. h. die Bildauflösung der
Bildsegmente, gleich der Bildauflösung eines Halbbildes nach dem besagten Videostandard ist, ist als zweite Bildfrequenz die typische Bildfrequenz zur Übertragung von Halbbildern nach dem besagten Videostandard besonders vorteilhaft. Sofern die zweite Bildauflösung gleich der Bildauflösung eines Vollbildes nach dem besagten Videostandard ist, ist als zweite Bildfrequenz die typische Bildfrequenz zur Übertragung von Vollbildern nach dem besagten Videostandard besonders vorteilhaft.
Die bisher besprochenen Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung dienen dazu, das eigentlich zu übertragende Videosignal zur physikalischen Übertragung in Bildsegmente eines bestimmten Datenformats zu verpacken. Dementsprechend werden für die physikalische Übertragung auch Übertragungsmittel verwendet, welche für die Übertragung eines solchen Datenformats ausgelegt sind. Vorzugsweise wird die Sequenz von Bildsegmenten über eine standardisierte Übertragungsstrecke, welche für die Übertragung von Voll- bzw. Halbbildern mit der zweiten Bildauflösung und der zweiten Bildfrequenz ausgelegt ist, übertragen.
Die bei der Videosenke rekonstruierte Sequenz von Vollbildern kann gleich der zunächst bei der Videoquelle vorliegenden Sequenz von Vollbildern sein, insbesondere können beide Sequenzen dieselbe Bildfrequenz besitzen. Letztere Ausführungsform ist insbesondere dann sinnvoll, wenn immer erst nach der Übertragung aller Bildsegmente, aus welchen ein neues komplettes Vollbild rekonstruierbar ist, ein neues Vollbild rekonstruiert und durch die Videosenke genutzt wird, beispielsweise durch eine Anzeigeeinheit angezeigt wird.
Alternativ kann die bei der Videosenke rekonstruierte Sequenz von Vollbildern eine höhere Bildfrequenz als die zunächst bei der Videoquelle vorliegende Sequenz von Vollbildern besitzen, insbesondere kann die Bildfrequenz der rekonstruierten Sequenz gleich der Bildfrequenz der physikalisch übertragenen Sequenz von Bildsegmenten sein. Letztere Ausführungsform ist insbesondere dann sinnvoll, wenn nach der Übertragung jedes einzelnen Bildsegments ein neues Vollbild rekonstruiert und durch die Videosenke genutzt wird.
Die rekonstruierte Vollbildsequenz kann durch eine Videosenke, typischerweise eine Anzeigeeinheit entweder in ihrer eigenen Bildfrequenz oder in einer bevorzugten Bildfrequenz der Videosenke verarbeitet werden. Vorzugsweise wird die rekonstruierte Vollbildsequenz in einer bevorzugten Bildfrequenz der Videosenke rekonstruiert und zur Anzeige gebracht. Auf diese Weise wird die Videosenke optimal genutzt und unnötiger Rekonstruktionsaufwand vermieden.
Sofern die bevorzugte Bildfrequenz der Videosenke die Bildfrequenz der rekonstruierten Vollbildsequenz überschreitet, können einzelne oder alle rekonstruierten Vollbilder wiederholt zur Anzeige gebracht werden, um die bevorzugte Bildfrequenz der Videosenke beizubehalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft eine Entkopplung zwischen dem Datenformat (insbesondere Bildauflösung und ggf. Bildfrequenz) der bei der Videoquelle vorliegenden Bildeinheiten, hier Vollbilder, und dem Datenformat der physikalisch über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Bildeinheiten, hier der Bildsegmente. Indem die Bildauflösung der physikalisch zu übertragenden Bildeinheiten kleiner gewählt wird als die der zunächst vorliegenden Vollbilder, gelingt eine Anpassung an eine zur Verfügung stehende Übertragungsstrecke mit limitierter Bandbreite. Effektiv lassen sich auf diese Weise Sequenzen von Vollbildern nahezu beliebig hoher Bildauflösung übertragen. Als Randbedingung ist dabei jedoch zu beachten, dass die Bildfrequenz der effektiv übertragenen Vollbildsequenz mit zunehmender Bildauflösung derselben zwangsmäßig abnimmt.
Die erfindungsgemäße Erhöhung der Bildauflösung geht zwar zu Lasten der Bildfrequenz der effektiv übertragenen Vollbildsequenz. Dies ist jedoch in vielen Anwendungen, insbesondere bei der Anzeige stehender oder nur langsam bewegter Bildinhalte, ohne Qualitätseinbußen bzw. mit nur sehr geringen Qualitätseinbußen tolerierbar. Die Erfindung berücksichtigt dabei die Tatsache, dass in vielen modernen Anwendungen der Bildanzeige in Kraftfahrzeugen (z. B. Anzeige von Navigationskarten, Web-Browsern, Textanzeigen, Kennlinien und Symboleinblendungen in Kamerabilder) genau solche stehenden oder nur langsam bewegten Bildinhalte anzuzeigen sind. Die modernen Anwendungen der Bildanzeige in Kraftfahrzeugen unterscheiden sich hierin wesentlich von den typischen Anwendungen zur Bildanzeige außerhalb von Kraftfahrzeugen. Die Erfindung wird dementsprechend vorzugsweise zur Übertragung eines Videosignals in einem Kraftfahrzeug angewendet.
Der Nachteil der verringerten Bildfrequenz wird im Automobilumfeld weiter verringert durch das typische Nutzungsverhalten der Nutzer von Anzeigeeinheiten in Kraftfahrzeugen. Anzeigeeinheiten in Kraftfahrzeugen werden - im Gegensatz zu Anzeigeeinheiten außerhalb von Kraftfahrzeugen - meist nur relativ kurzzeitig vom Nutzer betrachtet. Beispielsweise dauert der Blick auf eine Navigationskarte, durch welchen ein Fahrer die eigene Position auf einer Route kontrolliert, meist nur wenige Sekunden. Bei einer solch kurzen Betrachtungsdauer wird ein durch die reduzierte Bildfrequenz leicht ruckelnder Bildfluss vom Betrachter subjektiv kaum als störend empfunden, weshalb erfindungsgemäß mehr Wert auf die bei kürzerer Betrachtung wesentlich bedeutsamere Bildauflösung gelegt werden kann. Zudem stehen bei vielen Anwendungen im Kraftfahrzeug ohnehin neue Daten nur mit einer Aktualisierungsrate zur Verfügung, welche weit geringer ist als die Bildfrequenz der Anzeigeeinheit bzw. als die Bildfrequenz der effektiv erfindungsgemäß übertragbaren Vollbildsequenz.
Prinzipiell können die Pixel des bei der Videoquelle vorliegenden hochaufgelösten Vollbildes beliebig auf die einzelnen übertragenen Bildsegmente verteilt werden. Das hochaufgelöste Vollbild muss lediglich aus den Bildsegmenten rekonstruierbar sein.
Vorzugsweise enthält jedes Bildsegment Teile nur eines einzigen bei der Videoquelle vorliegenden Vollbilds. Alternativ sind Varianten der Erfindung denkbar, bei welchen einzelne Bildsegmente Teile mehrerer bei der Videoquelle vorliegender Vollbilder enthalten.
Vorzugsweise enthält jedes Bildsegmente zumindest einen zusammenhängenden Teil eines bei der Videoquelle vorliegenden hochaufgelösten Vollbilds. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht jedes Bildsegmente aus einem einzigen zusammenhängenden Teil eines bei der Videoquelle vorliegenden hochaufgelösten Vollbilds. Die übertragenen Bildsegmente können disjunkte Bildinformation enthalten. Auf diese Weise kann effektiv besonders viel Bildinformation, d. h. besonders große Vollbilder, von der Videoquelle zur Videosenke übertragen werden. Alternativ können die Bildsegmente redundante Information enthalten. Beispielsweise können die in verschiedenen Bildsegmenten enthaltenen Teile des hochaufgelösten Vollbilds sich im Vollbild gegenseitig überlappen.
Um die Bildauflösung der effektiv durch das erfindungsgemäße Verfahren übertragenen Vollbilder tatsächlich erhöhen zu können, wird im Fall der Übertragung von Bildsegmenten mit der Bildauflösung von Halbbildern eines Videostandards jeweils ein bei der Videoquelle vorliegendes Vollbild in zumindest drei Bildsegmente aufgeteilt. Im Fall der Übertragung von Bildsegmenten mit der Bildauflösung von Vollbildern eines Videostandards ist eine Erhöhung der Bildauflösung der effektiv durch das erfindungsgemäße Verfahren übertragenen Vollbilder bereits möglich, indem jeweils ein bei der Videoquelle vorliegendes Vollbild in zumindest zwei Bildsegmente aufgeteilt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt bei der Videoquelle eine Sequenz hochaufgelöster Vollbilder der Bildauflösung 1440x480 vor, jedes bei der Videoquelle vorliegende Vollbild wird in vier Bildsegmente mit der Bildauflösung von Halbbildern des NTSC-Videostandards aufgeteilt und die Bildsegmente mit der Bildauflösung von Halbbildern des NTSC-Videostandards werden physikalisch übertragen. In diesem Fall ist eine technisch besonders einfache Aufteilung des hochaufgelösten Vollbilds auf die vier Bildsegmente durch eine einfache Viertelung der bei der Videoquelle vorliegenden Vollbilder möglich.
Vorzugsweise ist die Bildauflösung der effektiv durch das erfindungsgemäße Verfahren übertragbaren Vollbilder zumindest so groß wie die bei der Videosenke benötigte Bildauflösung. Beispielsweise kann ein Vollbild der Bildauflösung
1440x480 auf einer Anzeigeeinheit mit 1440x480 Bildpunkten direkt zur Anzeige gebracht werden, sofern eine solche Anzeigeeinheit verfügbar ist. In der Praxis steht häufig eine Anzeigeeinheit mit einer Anzahl von Bildpunkten zur Verfügung, welche zwischen der Bildauflösung der durch das erfindungsgemäße Verfahren effektiv übertragbaren Vollbilder und der Bildauflösung eines Videostandards liegt. In modernen Kraftfahrzeugen ist beispielsweise häufig eine Anzeige auf einer Anzeigeeinheit mit 1280x480 Bildpunkten anzustreben. In einem solchen Fall kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Vollbildsequenz mit einer höheren Bildauflösung übertragen werden. Die rekonstruierten Vollbilder können dann entweder beschnitten oder auf die Bildauflösung der Anzeigeeinheit skaliert werden. Alternativ kann bereits bei der Rekonstruktion eine Anpassung an die bevorzugte Bildauflösung der Videosenke erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich durch zusätzliche Programmierung auf vielen aus dem Stand der Technik bekannten und kostengünstig verfügbaren Grafikprozessoren realisieren. Alternativ lässt sich die Erfindung auch durch eine vergleichsweise einfache Verschaltung in zukünftigen Grafikprozessoren realisieren.
Entsprechend den obigen Ausführungen wird die zweitgenannte Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Videoquelle, die geeignet ist, eine eingehende Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem Videostandard, in eine ausgehende Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes des besagten Videostandards ist, umzusetzen.
Die Videoquelle kann hierzu einen Präprozessor enthalten. Dieser kann auch separat ausgeführt sein. Die drittgenannte Aufgabe der Erfindung wird dementsprechend gelöst durch einen Präprozessor, der geeignet ist, eine eingehende Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem Videostandard, in eine ausgehende Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes des besagten Videostandards ist, umzusetzen.
Eine solche Videoquelle bzw. ein solcher Präprozessor kann durch geringfügige Modifikation eines Grafikprozessors nach dem Stand der Technik hergestellt werden. Üblicherweise stellt eine Videoquelle solange ein Bild n zur Übertragung zur Verfügung, bis ein neues Bild n+1 komplett erzeugt wurde. Dabei werden etwa im Zeilensprungverfahren abwechselnd alle geradzahligen dann alle ungeradzahligen Zeilen des Bilds n als Halbbilder oder „fields" übertragen. Üblichweise erfordert die Übertragung dieser Halbbilder aus einem Bildspeicher nur das Setzen einer Startadresse und Zeilenlänge des ersten Bildpunkts der ersten Zeile eines Halbbildes. Die Ausgabe der restlichen Bildpunkte und Zeilen eines Halbbildes geschieht automatisch durch entsprechende Addressinkrementer. Dieser Prozess lässt sich leicht so modifizieren, dass Startadresse und Zeilenlänge sequenziell auf den ersten Bildpunkt der ersten Zeile der einzelnen Bildsegmente eines hochaufgelösten Vollbildes gesetzt werden. Die Übertragung der restlichen Bildpunkte und Zeilen eines Bildsegments geschieht dann analog der Übertragung einzelner Halbbilder.
Die viertgenannte Aufgabe der Erfindung wird entsprechend den obigen Ausführungen gelöst durch eine Videosenke, die geeignet ist, aus einer eingehenden Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes eines Videostandards ist, eine Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds des besagten Videostandards, zu rekonstruieren.
Die Videosenke kann hierzu einen Postprozessor enthalten. Dieser kann auch separat ausgeführt sein. Die fünftgenannte Aufgabe der Erfindung wird dementsprechend gelöst durch einen Postprozessor, der geeignet ist, aus einer eingehenden Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes eines Videostandards ist, eine Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds des besagten Videostandards, zu rekonstruieren.
Eine solche Videosenke bzw. ein solcher Postprozessor kann durch geringfügige Modifikation eines Grafikprozessors nach dem Stand der Technik hergestellt werden. Übliche Grafikprozessoren bieten die Möglichkeit, eingehende Bildpunkte eines Halbbildes in einem Bildspeicher abzulegen. Die Inhalte dieses Bildspeichers können dann im weiteren verarbeitet und/oder zur Anzeige gebracht werden. Grafikprozessoren unterstützen dabei bereits die Anzeige von Vollbildern (Progressive Displays) sowie die Rekonstruktion eines Vollbildes aus zwei Halbbildern (so genanntes De-Interlacing nach dem BOB oder WEAVE Verfahren). Diese Verfahren fügen zwei Halbbilder entweder bereits beim Speichern der eingehenden Bildpunkte zusammen oder bringen bei der Ausgabe des Vollbildes abwechselnd gerade und ungerade Zeilen zur Anzeige. Diese Prozesse lassen sich durch einfache Modifikationen bei der Adressierung der Bildspeicher-Bereiche so modifizieren, daß entweder beim Abspeichern der eingehenden Bildpunkte der einzelnen Bildsegmente bereits eine Rekonstruktion eines hochauflösenden Bildes im Bildspeciher stattfindet oder aber der Ausgabeprozess so modifiziert wird, dass jeweils die passenden Bildsegmente aus dem Bildspeicher ausgelesen und zur Anzeige gebracht werden. Diese Modifikationen können als Erweiterungen der Hardware oder Firmware eines Grafikprozessors ausgeführt werden. Darüber hinaus bieten Grafikprozessoren bereits die Möglichkeit, verschiedene Bildspeicherinhalte bei der Ausgabe in Form von sogenannten Layers zu kombinieren, die sich auch überlappen können - etwa die Überlagerung eines OnScreenDisplays über einem laufenden Videobild. Ein Layer definiert dabei im Allgemeinen einen zusammenhängenden Bildspeicher-Bereich (Start-Adresse und Zeilenlänge) der in Form eines rechteckigen Bereichs (Startposition und Zeilenlänge) frei im Anzeige- Bereich positioniert und zur Anzeige gebracht werden kann. Diese Layer-Parameter werden mittels eines frei programmierbaren Prozessors, der als Teil des Grafikprozessors oder als zusätzlicher Prozessor ausgeführt sein kann, statisch oder dynamisch eingestellt. Die Anzeige eines rekonstruierten Vollbildes kann dann durch ein Programm realisiert werden, welches zu Beginn eines Anzeigezyklus (VSYNC) die Layer-Parameter derart programmiert, daß jeder Layer ein zugeordnetes Bildsegment an der passenden Stelle zur Anzeige bringt. Sobald alle Bildsegmente von Bild n+1 eingetroffen sind, können die Layer-Parameter von den Bildsegmenten des Bilds n auf die Bildsegmente n+1 umgestellt werden. Neue Bildsegmente des Bilds n+2 werden parallel in dem Bildspeicher abgelegt. Der für die Bildsegmente des Bilds n verwendete Speicher kann freigegeben werden, um später die Bildsegmente des Bilds n+3 aufzunehmen usw. (Ringpuffer-Verfahren).
Das erfindungsgemäße Verfahren hält zur eigentlichen physikalischen Übertragung der Bildinformation einen bestehenden Videostandard ein. Es erlaubt somit ein kostengünstiges Gesamtsystem, in welchem Videosignale nach bestehenden Videostandards und hochaufgelöste Bildinhalte gemeinsam übertragen werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf existierenden kostenoptimierten Methoden zur Video-Übertragung und vermeidet damit zusätzliche Kosten aufwändigerer Übertragungsverfahren. Es erlaubt eine Steigerung der Bildqualität und Ablesbarkeit von hochaufgelösten Bildinhalten gegenüber Verfahren nach dem Stand der Technik.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung weiter erläutert. Dabei zeigen jeweils schematisch
Fig. 1 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Zerteilung eines zu übertragenden Vollbilds in vier Bildsegmente und
Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Zeitverlauf der Belegung einer verwendeten Ü bertrag u ngsstrecke .
In Fig. 1 wird der prinzipielle Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Das im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren enthält die Umsetzung einer hochaufgelösten Sequenz von Vollbildern 10 in eine Sequenz von Bildsegmenten 11 sowie die Rekonstruktion einer anzuzeigenden Sequenz von Vollbildern 12.
Bei einer Videoquelle 1 liegt eine Sequenz hochaufgelöster Vollbilder 10 (Bildauflösung 1440x480) vor. Der in die Videoquelle 1 integrierte Präprozessor 2 zerlegt jedes dieser Vollbilder 10 noch vor der physikalischen Übertragung in einzelne Bildsegmente 11. Die Bildsegmente 11 besitzen die Bildauflösung eines NTSC-Halbbilds (720x240 Bildpunkte). Jedes Vollbild 10 wird in vier Bildsegmente 11 zerlegt.
Die Zerteilung jedes Vollbilds in vier Bildsegmente wird in Fig. 2 veranschaulicht. Fig. 2 zeigt insgesamt schematisch ein Vollbild 10 der Bildauflösung 1440x480. Dieses ist durch die durchgezogene Linie in Fig. 2 umrandet. Die Strichlinien in Fig. 2 kennzeichnen die Unterteilung des Vollbilds in Bildsegmente 11a, 11b, 11c, und 11d. Jedes Bildsegment enthält einen zusammenhängenden Teil des Vollbilds 10.
Die durch die Zerteilung der Sequenz von Vollbildern 10 entstehende Sequenz von Bildsegmenten 11 hat die vierfache Bildfrequenz der Sequenz von Vollbildern 10. Im vorliegenden Beispiel hat die Sequenz von Vollbildern 10 eine Bildfrequenz von 15 Hz, Die Sequenz von Bildsegmenten 11 besitzt dementsprechend eine Bildfrequenz von 60 Hz.
Somit entspricht nicht nur die Bildauflösung der Bildsegmente 11 der Bildauflösung eines NTSC-Halbbilds. Auch die Bildfrequenz der Sequenz von Bildsegmenten 11 entspricht der Bildfrequenz, mit welcher NTSC-Halbbilder nach dem NTSC- Videostandard übertragen werden. Die Sequenz von Bildsegmenten 11 lässt sich somit problemlos über eine standardisierte Übertragungsstrecke übertragen, welche für die Übertragung NTSC-Halbbildem nach dem NTSC-Videostandard ausgelegt ist. Die zur Verfügung stehende Übertragungsstrecke 3 erfüllt diese Anforderungen.
Die Sequenz der Bildsegmente 11 wird mittels des existierenden NTSC-Verfahrens physikalisch über die Übertragungsstrecke 3 zur Videosenke 4 übertragen. Die Übertragung der jeweils vier Bildsegmente eines Vollbilds erfolgt beispielsweise in der Reihenfolge a, b, c, d. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Zeitverlauf der Belegung der Übertragungsstrecke 3. Zwischen den beiden Strichlinien wird, verpackt in vier Bildsegmente 11 , die Information eines kompletten Vollbilds 10 übertragen.
Die Videosenke 4 enthält einen Postprozessor 5, welcher die Sequenz von Bildsegmenten 11 empfängt und wieder zu einer Sequenz von Vollbildern 12 der Bildauflösung 1440x480 zusammensetzt. Dabei wird aus jeweils vier Bildsegmenten, in welche ein Vollbild durch den Präprozessor 2 zerlegt worden ist, ein Vollbild 12 rekonstruiert. Die rekonstruierten Vollbilder 12 sind im Wesentlichen identisch mit den zuvor bei der Videoquelle vorliegenden Vollbildern 10. Die Aufgabe des Postprozessors kann ein geringfügig modifizierter Grafikprozessor gemäß dem Stand der Technik übernehmen. Solche Grafikprozessoren stehen in der Regel kostengünstig zur Verfügung. Die Vollbilder 12 können beispielsweise durch eine aufeinander abgestimmte Abspeicherung in entsprechenden Bereichen des Grafikspeichers des Grafikprozessors zusammengesetzt werden. Ansonsten kann der physikalische Empfangsvorgang des Postprozessors in exakt der aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise erfolgen.
Ebenso kann die Aufgabe des Präprozessors 2 in der Videoquelle 1 ein geringfügig modifizierter Grafikprozessor gemäß dem Stand der Technik übernehmen. Insbesondere der physikalische Sendevorgang des Präprozessors kann in exakt der aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise erfolgen. Auch hierfür steht somit in der Regel kostengünstige Hardware zur Verfügung.
Die Videosenke 4 bringt die rekonstruierte Sequenz von Vollbildern 12 mit der Bildwiederholrate der Anzeigeeinheit (hier 60 Hz) zur Anzeige, d. h. jedes Vollbild 12 wird viermal angezeigt.
Die effektive Bildfrequenz des übertragenen Videosignals wird durch das erfindungsgemäße Verfahren reduziert auf die Halbbildfrequenz (field rate) des Übertragungsverfahrens (hier NTSC mit 60 Hz) dividiert durch die Anzahl (hier vier) der Bildsegmente pro hochaufgelöstem Vollbild. Im vorliegenden Fall resultiert dies in einer effektiven Bildfrequenz von 15 Hz.
Die Videosenke 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Anzeigeeinheit mit einer Auflösung von 1280x480 Bildpunkten und einer bevorzugten Anzeigefrequenz von 60 Hz ausgeführt. Bei direkter Umsetzung der Bildpunkte des effektiv übertragenen Videosignals auf die Bildpunkte der Anzeigeeinheit wird der angezeigte Bildstrom somit beidseitig beschnitten.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die volle Auflösung einer 1280x480x60Hz-Anzeigeeinheit durch ein herkömmliches 720x240x60Hz-Y/C- Videosignal angesteuert werden, indem ein 1440x480-Vollbild zur physikalischen Übertragung in vier 720x240-Bildsegmente zerlegt wird. Die effektive Bildfrequenz wird dabei zwar auf 15 Vollbilder pro Sekunde abgesenkt, was in vielen Anwendungen, insbesondere im Kraftfahrzeug, jedoch keine bzw. nur geringfügige Nachteile birgt. Es überwiegen die Vorteile der Übertragung hochaufgelöster Vollbilder durch ein herkömmliches 720x240x60Hz-Y/C-Videosignal und somit unter Einsatz herkömmlicher Hardware-Komponenten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur analogen Übertragung eines Videosignals von einer Videoquelle zu einer Videosenke, bei welchem das Videosignal eine Sequenz von Vollbildern enthält, die in einer ersten Bildauflösung und einer ersten Bildfrequenz bei der Videoquelle vorliegen, bei welchem die Sequenz von Vollbildern zur physikalischen Übertragung in eine Sequenz von Bildsegmenten mit einer zweiten Bildauflösung, die geringer ist als die erste Bildauflösung, und mit einer Bildfrequenz, die höher ist als die erste Bildfrequenz, umgesetzt wird, bei welchem die Sequenz von Bildsegmenten von der Videoquelle zur
Videosenke übertragen wird und bei welchem aus der übertragenen Sequenz von Bildsegmenten bei der
Videosenke eine Sequenz von Vollbildern mit der ersten Bildauflösung rekonstruiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bildauflösung größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem Videostandard und dass die zweite Bildauflösung gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes nach dem besagten Videostandard ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Videosignal in einem Kraftfahrzeug übertragen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bildauflösung größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach dem NTSC bzw. PAL-Standard und dass die zweite Bildauflösung gleich der Bildauflösung eines Halbbildes nach dem NTSC bzw. PAL-Standard ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bildfrequenz gleich der typischen Bildfrequenz zur Übertragung von Voll- bzw. Halbbildern nach dem besagten Videostandard ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz von Bildsegmenten über eine standardisierte Übertragungsstrecke, welche für die Übertragung von Voll- bzw. Halbbildern mit der zweiten Bildauflösung und der zweiten Bildfrequenz ausgelegt ist, übertragen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Videosenke rekonstruierte Sequenz von Vollbildern dieselbe Bildfrequenz besitzt wie die zunächst bei der Videoquelle vorliegende Sequenz von Vollbildern.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Videosenke rekonstruierte Sequenz von Vollbildern gleich der zunächst bei der Videoquelle vorliegenden Sequenz von Vollbildern ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Videosenke rekonstruierte Sequenz von Vollbildern eine höhere Bildfrequenz als die zunächst bei der Videoquelle vorliegende Sequenz von Vollbildern besitzt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Übertragung jedes Bildsegments ein neues Vollbild bei der Videosenke rekonstruiert wird und die Bildfrequenz der rekonstruierten Sequenz somit gleich der Bildfrequenz der übertragenen Sequenz von Bildsegmenten ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein bei der Videoquelle vorliegendes Vollbild in zumindest drei Bildsegmente aufgeteilt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bildsegmente zumindest einen zusammenhängenden Teil eines bei der Videoquelle vorliegenden Vollbilds enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes bei der Videoquelle vorliegende Vollbild in genau vier Bildsegmente aufgeteilt wird, die jeweils die Bildauflösung eines Halbbilds nach dem NTSC-Videostandard besitzen.
13. Videoquelle zum Einsatz bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Videosenke bzw. ein in der Videosenke enthaltener Präprozessor geeignet ist, eine eingehende Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem
Videostandard, in eine ausgehende Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes des besagten Videostandards ist, umzusetzen.
14. Präprozessor zum Einsatz bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Präprozessor geeignet ist, eine eingehende Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds nach einem Videostandard, in eine ausgehende Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes des besagten Videostandards ist, umzusetzen.
15. Videosenke zum Einsatz bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Videosenke bzw. ein in ihr enthaltener Postprozessor geeignet ist, aus einer eingehenden Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes eines
Videostandards ist, eine Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds des besagten Videostandards, zu rekonstruieren.
16. Postprozessor zum Einsatz bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Postprozessor geeignet ist, aus einer eingehenden Sequenz von Bildsegmenten mit einer Bildauflösung, die gleich der Bildauflösung eines Voll- oder Halbbildes eines Videostandards ist, eine Sequenz von Vollbildern mit einer Bildauflösung, die größer ist als die Bildauflösung eines Vollbilds des besagten Videostandards, zu rekonstruieren.
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