FI86495C - Foerfarande och kretsanordning foer foerbaettring av upploesningsnoggrannheten av digitala signaler. - Google Patents

Description

1 86495

Menetelmä ja piirijärjestely digitaalisten signaalien erottelutarkkuuden parantamiseksi

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää ja piirijärjestelyä digitaalisten signaalien 5 erottelutarkkuuden parantamiseksi.

Datamäärän pienentämiseksi televisiosignaalien digitaalisessa siirrossa, on tunnettua muuntaa televisiosignaalit ensin lohkoittain alkuperäalueesta eräälle taajuusalueelle, siirtää muunnoksen avulla saaduista spektrikertoimista 10 vain oleelliset kertoimet ja nollata epäoleelliset kertoimet sekä sen jälkeen muuntaa muunnetut arvot jälleen " takaisin alkuperäalueel le. Muunnos tapahtuu kertomalla " signaaliarvot muunnosf unktiol la, jolloin paikkaluku kasvaa -.· ' muunnoksen seurauksena.

15 Paikkaluvun pienentämiseksi määrättyyn lukuun, joka on riittävä luminanssi- ja/tai krominanssi-signaal iarvoj en porrastuksen erottelutarkkuutta varten, esim. lukuun 8 ja etumerkki, suoritetaan esim. lohkokoon 8*8 kaksiulotteisella muunnoksella kerroinlohkojen kaksinkertainen jako-. . 20 lasku kokonaisluvulla ja siten muunnosarvojen pyöristys.

On osoittautunut, että muunnettavien kertoimien pienillä :Y: vaihtosuurei1 la, ts. alkuperäisen kuvan loivalla kuvioin- nil la. esiintyy takaisinmuunnoksen jälkeen suurempia kuviointeja. Tämä johtuu siitä, että muunnettujen arvojen : 25 pyöristyksen johdosta menetetään informaatiota, joka jää ” puuttumaan takaisinmuunnoksessa ja joka puuttuvan suur- taajuisempien signaaliosuuksien suodatuksen takia näkyy häiri tseväst i.

Keksinnön tehtävänä on, rajoitettaessa paikkalukua taa- 2 86495 juusalueella, tuottaa pienten signaalimuutosten parempi toisto alkuperäalueel la takaisinmuunnoksen jälkeen.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisessa menetelmässä tunnusmerkkiosassa esitetyin omi-5 naisuuksin.

Näytearvojen muunnoksen jälkeen tasaosuuden kertoimet toisaalta ja vaihto-osuudet toisaalta varaavat erilaiset lukualueet. Tasaosuus käsittää vain positiivisia arvoja, vaihto-osuudet käsittävät positiivisia ja negatiivisia 10 arvoja, jolloin kuitenkin niiden koko voi olla korkeintaan puolet tasaosuuden koosta. Siten tasa- ja vaihto—osuuksien vaihteluvälit pienimmän ja suurimman mahdollisimman arvon välillä ovat yhtä suuret. Tätä seikkaa käytetään hyväksi keksinnössä, jolloin siirtämällä toista lukualuetta ai-15 kaansaadaan yhdenmukaiset lukualueet tasaosuuden ja : vaihto-osuuksien arvoille. Tämän ansiosta voidaan data- sanojen käytettävissä olevia paikkoja käyttää optimaali-sesti hyväksi kertoimien kvantisointia varten.

Keksintö koskee lisäksi patenttivaatimuksen 4 johdannon 20 mukaista piirijärjestelyä televisiosignaalien erottelu-tarkkuuden parantamiseksi.

Tätä varten keksinnön tehtävänä on aikaansaada piiri-järjestely, joka rajoittamalla taajuusalueen paikkalukua v mahdollistaa alkuperäalueen pienten signaalimuutosten 25 paremman toiston takaisinmuunnon jälkeen.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 4 johdannon : mukaisessa piirijärjestelyssä tunnusmerkkiosassa esitetyin '· ominaisuuksin.

Keksinnön muunnelmia ja edullisia suoritusmuotoja käy ilmi 30 muista patenttivaatimuksista, selityksestä ja piirustuksesta, jonka avulla seuraavassa selitetään erästä 3 86495 suoritusesimerkkiä.

Piirustuksessa ovat:

Kuvio 1 Piirijärjeste ly digitaalisten signaalien muuntamiseksi alkuperäalueesta taajuus-5 alueelle, jolloin rajoitetaan paikkalukua ja sen jälkeen suoritetaan takaisinmuunnos alkuperäauee1 le: ja

Kuvio 2 Kuviota 1 vastaava piirijärjeste ly, jossa kuitenkin lisäksi on alueen siirtopiirit.

10 Kuviossa 1 esitetty muunnospiiri soveltuu sellaisten televisiosignaalien käsittelyyn, joissa televisiokuva muodostuu 8*0 pikslien lohkoista, ja joissa luminanssi-; . ja/tai krominanssiarvoja vastaavia näytearvoja varten on - : käytettävissä 256 kvantisointiportaan kvantisointi kahdek- '·' ' 15 sanpaikkaisina datasanoina. Lohkojen kaksiulotteisen ava- : ruuden takia suoritetaan kaksiulotteinen muunnos, jolloin ensin muunnetaan vaakasuora ensimmäinen ulottuvuus ja sen : : : jälkeen pystysuora toinen ulottuvuus.

Tämän muunnoksen suorittamiseksi piirijärjeste ly käsittää 20 ensimmäisen muunnospiirin 1, välimuisti- ja transponointi-. ^ piirin 2, toisen muunnospiirin 3 ja siirtotien 4 tai I.* massamuistin jälkeen piirin takaisinmuunnos ta varten, joka puolestaan käsittää kolmannen muunnospiirin 5. toisen : - · välimuisti- ja transponointipiirin 6 sekä neljännen muun- 25 nospiirin 7. Nämä neljä muunnospiiriä 1, 3, 5 ja 7 voivat . muodostua esim. muisteista, joiden muistipaikkoihin talle- tetaan kaikki esiintyvät, muunnosf unktiol la lasketut muun-*· netut arvot, jotka sisäänmenoja osoittamalla siirretään ulostuloihin. Välimuisti- ja transponointipiirit 2 ja 6 30 voidaan muodostaa muisteista, joissa talletettujen arvojen järjestys ryhmitellään uudestaan siten, että aiemmin riveillä olleet arvot siirretään sarakkeisiin ja 4 86495 päinvastoin. Kertoimet muodostava matriisi käännetään siis 90' .

Toimintolohkojen alla on kulloinkin osoitettu dekadisessa järjestelmässä se arvoalue, jonka puitteissa näytearvot 5 eli muunnettujen kertoimien tasaosuudet ja vaihto-osuudet ovat muunnoksen jälkeen.

Sisäänmenossa 8 olevat näytearvot varaavat arvoalueen välillä 0 - 255. Sillä edellytyksellä, että ensimmäisessä ulottuvuudessa muunnetaan 8*8 -matriisin kahdeksan 10 pikseliä, kasvaa muunnospiirin 1 ulostulossa 9 paikkaluku kertoimella kahdeksan. Siten arvoalue ulostulossa 9 käsittää tasaosuude1 la lukuarvot välillä 0 .. 2040 ja vaihto-osuuksilla välillä -1020 .. +1020. Kun jätetään huomioonottamatta kolme vähiten merkitsevää paikkaa (LSB). tapah-: 15 tuu kertoimien jako kahdeksalla. Tämä paikkaluku on myös perusteena toisen muunnospiirin 3 sisäänmenossa 10 olevilla arvoilla, jolloin ulostulossa 11 olevat muunnetut kertoimet jälleen suurennetaan kertoimella kahdeksan ja ottamatta huomioon kolme vähiten merkitsevää paikkaa (LSB) 20 rajoitetaan jo mainittuun tasosuuden ja vaiho-osuuksien alueeseen.

Siten siirtotien 4 tai massamuistin sisäänmenossa 12 on käytettävissä tasaosuuden arvoja, joilla tosin on 256 porrasta käytettävissä, mutta vaihto-osuuksilla on kuiten-: 25 kin vain 128 porrasta. Vaihto-osuuksien arvot on siis kvantisoitu karkeammin ja mahdolliset kvantisointivirheet herättävät toistettaessa huomiota siten, että ne näkyvät porraskuvioina vähitellen tapahtuvissa valoisuuden tai värien muutoksissa.

30 Talletuksen ja siirron jälkeen muunnetaan ulostulossa 13 olevat muunnetut arvot jälleen takaisin kuva-alueelle, mutta päinvastaisessa järjestyksessä kuin edellä kuvatussa muuntamisessa. Takaisinmuuntaminen tapahtuu ensin 5 86495 yksiulotteisesti sarakkeittain. Sisäänmenossa 14 olevista datasanoista lasketaan takaisinmuunnoksen jälkeen ulostulon 15 datasanat, joiden arvoalue on tasosuuksi11 a ja vaihto-osuuksilla kulloinkin välillä -1020 .. +1020.

5 jolloin tosiasiallinen arvoalue kuitenkin ulottuu vain välille +255 .. -255, koska suuremmat binääripaikat ovat nollia. Kolmea eniten merkitsevää paikkaa (MSB) ei siten tarvitse ottaa huomioon. Mainitussa arvoalueessa tasosuus kattaa alueen 0 .. 255 ja vaihto-osuudet alueen -127 ..

10 +127. Tässä arvoalueessa olevat datasanat johdetaan, sen jälkeen kun välimuisti- ja transponointipairissä 6 rivit ja sarakkeet on vaihdettu keskenään, neljännen muunnos-piirin 7 sisäänmenoon 16. Takaisinmuunnoksen jälkeen esiintyy neljännen muunnospiirin 7 ulostulossa 17 jälleen 15 datasanoja, joiden eniten merkitsevät paikat (MSB) jätetään humioonottamatta. Näytteenottoarvojen arvoalue on ' jälleen välillä 0 .. 255.

• : Kuvion 2 pi ir i j ärj este lyssä. joka rakentuu samalla tavalla :*]: kuin kuviossa 1, on lisäksi alueen siirtopiirit 18 ja 19, 20 jotka voivat olla esim. muuttuvan arvon ja vakioarvon summauspi irejä. Tasaosuutta käsiteltäessä vielä rajoitta- • I · mattomalla paikkaluvulla vähennetään kyseisen, ulostulossa 20 olevan tasaosuuden arvosta puolet sen suurimmasta arvosta, siis 1020 kun suurin arvo on 2040, niin että 25 ulostulossa 21 nyt oleva uusi arvoalue sijaitsee välillä **·' -1020 .. +1020. Siten tasaosuuden arvoalue kattaa saman alueen kuin vaihto-osuuksien arvoalue. Kahdeksalla suori- tetun jakolaskun sijasta, jolloin jätettiin pois kolme .···, vähiten merkitsevää paikkaa (LSB) , suoritetaan tässä nyt 30 ainoastaan jakaminen neljällä. Tässä mahdollinen tasaosuu- - den negatiivinen lukualue tunnistetaan etumerkillä samalla « · · *. *: tavalla kuin vaihto-osuuksillakin.

Tästä menettelystä on hyötyä vaihto-osuuksilla, jotka nyt voidaan käsitellä erottelutarkkuudella -255 .. +255 muun-35 nospiirissä 3. Seuraavissa portaissa muunnokset ja 6 86495 takaisinmuunnokset vastaavat kuviossa 1 esitettyjä. Toisen ulottuvuuden takaisinmuunnoksen jälkeen on taas tarpeen aikaansaada alkuperäinen alue. Tämä tapahtuu toisessa alueen siirtopiirissä 19, jossa sisäänmenossa 22 oleviin 5 datasanoihin lisätään lukuarvo 255, jonka jälkeen tulos jaetaan kahdella. Ulostulossa 23 on siten saatavilla data-sana, jonka arvoalue ulottuu välille 0 .. 255. Kuvatulla toimenpiteellä saavutetaan paikkalukua kasvattamatta se, että vaihto-osuudet voidaan tallettaa tai siirtää kertoi-10 me 11a kaksi suuremmalla erottelutarkkuude1 la. ja tämä johtaa arvoja alkuperäalueessa toistettaessa luminanssi-ja krominanssiarvojen vähemmän huomiota herättävään porrastukseen.

Claims (5)

7 86495

1. Menetelmä digitaalisten signaalien, erityisesti luminanssi- ja/tai krominanssi-televisiosignaalien erottelut arkkuuden parantamiseksi, joiden signaalien näyte-5 arvot - esim. diskreetti-kosini-muunnokse1 la - muunnetaan lohkoittaan niin, että syntyy tasaosuutta vastaava positiivinen kerroin ja useampia vaihto-osuuksia vastaavia negatiivisia ja/tai positiivisia kertoimia, joiden paikkaluku laskennassa rajoitetaan pienempään määrään, pyöriste-10 tään ja siirron ja/tai tallettamisen jälkeen jälleen muunnetaan takaisin, tunnettu siitä, että muunnoksen jälkeen ja ennen siirtoa tai talletusta tasaosuuksia sisältävien kertoimien arvoalue varustetaan etumerkillä ja siirretään samaan lukualueeseen kuin minkä vaihto-osuudet varaavat, 15 ja että se siirron tai talletuksen jälkeen ja ennen tai ... jälkeen takaisinmuunnosta palautetaan alkuperäiseen aluee- l m seensa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu i V siitä, että lukualueen siirtämiseksi tasaosuuden arvosta :.V 20 vähennetään tasaosuuden puolta lukualuetta vastaava arvo, : : ja että takaisinmuuntamiseksi lisätään siirrettyä luku- aluetta vastaava arvo.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, • tunnettu siitä, että kaksiulotteisessa muunnoksessa ja J 25 takaisinmuunnoksessa siirto toiseen lukualueeseen suorite- *.·, taan ensimmäisen ulottuvuuden muunnoksen jälkeen ja : palautussiirto viimeisen ulottuvuuden takaisinmuunnoksen :***: jälkeen.

*; ; 4. Piirijärjestely digitaalisten signaalien erottelu- • · · ’ '*· 30 tarkkuuden parantamiseksi, erityisesti luminanssi- ja/tai krominanssi-televisiosignaalien parantamiseksi, joiden näytteenottoarvot - esim. diskreetti-kosini-muunnokse1 la -muunnetaan muunnospairin (1, 3) avulla lohkoittaan, niin että syntyy tasaosuutta vastaava positiivinen kerroin ja 8 86495 useampia vaihto-osuuksia vastaavia negatiivisia ja/tai positiivisia kertoimia, jotka paikkalukumuutospiirissä rajoitetaan tai pyöristetään pienempään paikkalukuun ja siirron ja/tai talletuksen jälkeen takaisinmuunnetaan jäl-5 leen toisessa muunnospiirissä (5, 7). tunnettu siitä, että ennen ja jälkeen siirto- tai tailetusvälineitä (4) on järjestetty kertoimien lukualueen alueen siirtopiirit (18, 19), joita ohjataan siten, että tasaosuuden sisältävien kertoimien lukualue siirtyy muunnoksen jälkeen ja ennen 10 siirtoa tai talletusta samaan lukualueeseen, jonka vaihto-osuuksia sisältävät kertoimet varaavat, ja että se siirron tai talletuksen jälkeen ja ennen takaisinmuunnosta tai sen jälkeen siirretään takaisin alkuperäiseen alueeseensa, ja että alueen siirtopiireihin (18. 19) liittyvät etumerkin 15 anto- tai tulkintapiirit alkuperäisen kertoimen suuruuden mukaisesti kehittävät tai vastaavasti tulkitsevat etumerkin.

: 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että alueen siirtopiirit (18, 19) ovat 20 summauspiirejä, joille vähentäjänä tai yhteenlaskettavana syötetään tasaosuuden puolen arvoalueen arvo. 1 Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että kaksiulotteisessa muunnoksessa ja takaisinmuunnoksessa ensimmäisen ulottuvuuden muunnosta *' 25 varten olevan muunnospiirin (1) jälkeen on kytketty ensim mäinen alueen siirtopiiri (18) ja toisen ulottuvuuden *♦ takaisinmuunnosta varten olevan muunnospiirin (7) jälkeen on kytketty toinen alueen siirtopiiri (19). 9 86495