ITTO940778A1

ITTO940778A1 - VIDEO SIGNAL PROCESSORS.

Info

Publication number: ITTO940778A1
Application number: IT94TO000778A
Authority: IT
Inventors: Holton John Clifford; Mark William White
Original assignee: Aston Electronic Designs Limit
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1996-04-03
Also published as: GB2282514A; ITTO940778A0; GB9320413D0; IT1268614B1; FR2711876B1; CA2133637A1; GB2282514B; FR2711876A1; DE4435394A1

Abstract

La presente invenzione è relativa a processori di segnali video, per esempio generatori di caratteri video, che effettuano l'anti-distorsione grafica. Secondo la presente invenzione, è previsto un processore di segnali video in cui i segnali che rappresentano immagini sono sottoposti al processo di anti-distorsione grafica prima della visualizzazione, il processore comprendendo mezzi per 1) sottoporre tali segnali ad un primo processo di anti-distorsione grafica relativamente lento per produrre immagini di qualità relativamente elevata e 2) sottoporre tali segnali ad un secondo processo di anti-distorsione grafica relativamente rapido per produrre immagini di qualità relativamente inferiore; e mezzi per operare una selezione tra il primo ed il secondo processo. Ciò consente di ottenere l'equilibrio desiderato tra velocità di funzionamento e qualità delle immagini.The present invention relates to video signal processors, for example video character generators, which perform graphic anti-distortion. According to the present invention, a video signal processor is provided in which the signals representing images are subjected to the graphic anti-distortion process before being displayed, the processor comprising means for 1) subjecting these signals to a first anti-distortion process relatively slow graphics to produce relatively high quality images and 2) subjecting these signals to a second relatively rapid graphic anti-distortion process to produce relatively lower quality images; and means for making a selection between the first and second processes. This allows you to achieve the desired balance between operating speed and image quality.

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa a procèsso di segnali video, per esempio generatori di caratteri video. The present invention relates to video signal processing, for example video character generators.

Negli studi di trasmissione televisiva, i generatori di caratteri sono utilizzati per fornire segnali di caratteri che vengono sovrapposti ad un segnale televisivo per visualizzare un'immagine su un ricevitore televisivo. Per visualizzare un testo di elevata qualità, si utilizza una tecnica di anti -distorsi one grafica ("anti -al ias" ) per filtrare in modo digitale il segnale che rappresenta ogni carattere prima dell'uso. Tuttavia, ciò può dare come risultato una velocità di elaborazione inferiore a quella che è desiderabile in alcune applicazioni. In television broadcast studios, character generators are used to provide character signals that are superimposed on a television signal to display an image on a television receiver. To display high-quality text, a graphic anti-distortion ("anti-alias") technique is used to digitally filter the signal representing each character before use. However, this can result in lower processing speed than is desirable in some applications.

5econdo la presente invenzione, è previsto un processore di segnali video in cui i segnali che rappresentano immagini sono sottoposti al processo di anti -distorsione grafica prima della visualizzazione, il processore comprendendo mezzi per 1} sottoporre tali segnali ad un primo processo di anti-distorsione grafica relativamente lento per produrre immagini di qualità relativamente elevata e 2) sottoporre tali segnali ad un secondo processo di anti-distorsione grafica relativamente rapido per produrre immagini di qualità relativamente inferiore; e mezzi per operare una selezione tra il primo ed il secondo processo. According to the present invention, a video signal processor is provided in which the signals representing images are subjected to the graphic anti-distortion process before display, the processor comprising means for subjecting such signals to a first anti-distortion process relatively slow graphics to produce relatively high quality images and 2) subjecting such signals to a second relatively rapid graphics anti-distortion process to produce relatively lower quality images; and means for making a selection between the first and the second process.

Il processore di segnali video è preferibilmente un generatore di caratteri video, ed i segnali che rappresentano immagini rappresentano preferibilmente caratteri o altre caratteristiche grafiche. The video signal processor is preferably a video character generator, and the signals representing images preferably represent characters or other graphic features.

La presente invenzione verrà ora descritta, in maniera esemplificativa, con riferimento all'unica figura del disegno allegato che è un diagramma a blocchi di un esempio di un generatore di caratteri video che utilizza la presente invenzione. The present invention will now be described, by way of example, with reference to the single figure of the accompanying drawing which is a block diagram of an example of a video character generator using the present invention.

Con riferimento al disegno, esso è un diagramma a blocchi di un generatore di caratteri video del tipo prodotto dalla Aston Electronic Designs Limited, di 123/127 Deepcut Bridge Road, Deepcut, Camberley Surrey GU16 6SD, Inghilterra, e chiamato "MOTIF". Referring to the drawing, it is a block diagram of a video character generator of the type manufactured by Aston Electronic Designs Limited, of 123/127 Deepcut Bridge Road, Deepcut, Camberley Surrey GU16 6SD, England, and called "MOTIF".

Le immagini da visualizzare sono conservate in una disposizione 1 a doppia memoria di trama comprendente una coppia di memorie di trama A e B a 32 “bit, che consentono il taglio in diretta e di eseguire effetti tra due pagine. La disposizione a memorie di trama è progettata in modo da presentare entrambi i campi dell'immagine simultaneamente ad un interpolatore di movimento 2. Questi effettua 1'interpolazione in senso orizzontale prendendo la somma pesata di tre pixel adiacenti sulla linea corrente, ed in senso verticale prendendo la somma pesata dei corrispondenti valori di pixel dalla linea corrente nel campo corrente e dalle linee su ogni lato (nell'altro campo). Variando le pesature, l'uscita risultante pone un'immagine nella pagina di uscita secondo una precisione sotto al pixel (orizzontalmente) oppure sotto alla linea televisiva (verticalmente). In questa maniera, le didascalie possono essere fatte scorrere in orizzontale o in verticale uniformemente a qualsiasi velocità. The images to be displayed are stored in a double frame memory arrangement 1 comprising a pair of 32 "bit frame memories A and B, which allow live cutting and effects between two pages. The frame memory arrangement is designed in such a way as to present both image fields simultaneously to a motion interpolator 2. This interpolates horizontally by taking the weighted sum of three adjacent pixels on the current line, and vertically. taking the weighted sum of the corresponding pixel values from the current line in the current field and from the lines on each side (in the other field). By varying the weights, the resulting output places an image on the output page according to a precision below the pixel (horizontally) or below the television line (vertically). In this way, captions can be scrolled horizontally or vertically smoothly at any speed.

L'uscita dall’interpolatore di movimento 2 viene passata in uscita allo stadio 3 convenzionale di elaborazione del convertitore digitale-analogico (DAC) e di elaborazione analogica e ad uno stadio 4 convenzionale di elaborazione di uscita digitale. The output from the motion interpolator 2 is passed in output to the conventional processing stage 3 of the digital-to-analog converter (DAC) and analog processing and to a conventional stage 4 of digital output processing.

Una memoria di trama di stato 5 a 32 bit separata contiene un’immagine di stato completa a colori da visualizzare all’operatore. A separate 32-bit status frame memory 5 contains a complete color status image to be displayed to the operator.

L'architettura di visualizzazione sopra descritta è comandata da un processore di visualizzazione 6 che è implementato utilizzando componenti a trancia di bit. Il generatore è comandato da un microprocessore 68030 7 insieme ad un coprocessore matematico che gestisce 16Mb di memoria, compresa una memoria cache di font, la memorizzazione su disco e le comunicazioni con l’operatore e le periferiche esterne. The display architecture described above is controlled by a display processor 6 which is implemented using bit slice components. The generator is controlled by a 68030 7 microprocessor together with a mathematical coprocessor that manages 16Mb of memory, including a font cache memory, disk storage and communications with the operator and external peripherals.

In pratica, l'elaboratore centrale del generatore occupa tre unità di spazio di contenitore ed è profondo 530 mm. Esso comprende una piastra base verticale posta retro contro retro, in cui sono inserite quattro "Euroschede Doppie (Doublé Euro Cards)" profonde 280 mm nella parte anteriore e due "Euroschede Doppie" sono inoltre inserite sul retro. Le quattro schede anteriori comprendono: l'uscita video; la disposizione 1 a memorie di trama; il processore di visualizzazione 6; ed il processore centrale. Le due schede posteriori prevedono: gli elementi di pilotàggio e le prese di ingresso e di uscita di video/sincronizzazione; le interfacce parallela e seriale; l'interfaccia di rete; e l'ingresso da tastiera . In practice, the main processor of the generator occupies three units of container space and is 530 mm deep. It includes a vertical base plate placed back to back, in which four 280 mm deep "Double Euro Cards" are inserted in the front and two "Double Euros Cards" are also inserted in the back. The four front cards include: video output; arrangement 1 with frame memories; the display processor 6; and the central processor. The two rear cards include: the driving elements and the video / synchronization input and output sockets; the parallel and serial interfaces; the network interface; and keyboard input.

L'unità elettronica contiene inoltre un'alimentatore, due unità a disco standard (un disco rigido da 127Mb ed un'unità a dischi floppy da 3,5"), più un’unità a disco Syquest opzionale da 44Mb con dischi estraibili, un manipolatore di generatore di impulsi di sincronizzazione (SPG)/codificatore e le uscite digitali seriale e parallela secondo le Raccomandazioni COIR n. 601 e 656. Sono disponibili anche due opzioni di "Video Grab", una in grado di importare immagini in GBR o Y/Pb/Pr più Tasto, l'altra in formato parallelo e seriale 601. The electronic unit also contains a power supply, two standard disk drives (a 127Mb hard disk and a 3.5 "floppy disk drive), plus an optional 44Mb Syquest disk drive with removable disks, a Synchronization Pulse Generator (SPG) manipulator / encoder and serial and parallel digital outputs according to COIR Recommendations No. 601 and 656. Two "Video Grab" options are also available, one capable of importing images in GBR or Y / Pb / Pr plus key, the other in parallel and serial format 601.

E' prevista una tastiera 8 e fino a dieci tastiere possono essere "collegate a margherita" insieme utilizzando un cavo video standard da 75 ohm, fino ad un massimo di 300 m dall'elaboratore centrai e. A keyboard 8 is provided and up to ten keyboards can be "daisy chained" together using a standard 75 ohm video cable, up to a maximum of 300m from the center processor.

Sono previste uscite video sia per la correzione, sia per la trasmissione. L'uscita di correzione da un manipolatore 9 è prevista come GBR, laddove si può configurare la trasmissione per I GBR oppure per Y/Pb/Pr più Tasto. Uscite separate di sincronizzazione co-temporizzate , derivate da una sorgente di sincronizzazione esterna o dal generatore di impulsi di sincronizzazione interno, sono inoltre previste sia per la correzione, sia per la trasmissione. There are video outputs for both correction and transmission. The correction output from a manipulator 9 is provided as GBR, where transmission can be configured for GBR or for Y / Pb / Pr plus Key. Separate co-timed synchronization outputs, derived from an external synchronization source or from the internal synchronization pulse generator, are also provided for both correction and transmission.

Sono previste due interfacce parallele, insieme a due interfacce seriali intelligenti che, per applicazioni elettroniche di notiziari, possono essere configurate per il funzionamento con RS232 o RS422. Un'interfaccia parallela Centronics può essere col legata ad una stampante per stampare indirizzari, ecc. Un'interfaccia di rete può gestire fino ad otto nodi, oppure fino a 64 nodi con hardware esterno. Basata su ARCNET, la rete consente il trasferimento tra le macchine di singoli file di pagina, pagine, immagini, logo e tipi di carattere. Two parallel interfaces are provided, along with two intelligent serial interfaces which, for electronic news applications, can be configured for operation with RS232 or RS422. A Centronics parallel interface can be connected to a printer to print address books, etc. A network interface can manage up to eight nodes, or up to 64 nodes with external hardware. Based on ARCNET, the network allows the transfer of individual page files, pages, images, logos and fonts between machines.

Una disposizione opzionale di SPG/codificatore 10 e manipolatore 11 di colore a "genlock" fornisce due uscite manipolate (una con un bypass protettivo), due uscite codificate, due uscite di sincronizzazione mista di qualità di diffusione (quando sono genlocked", cioè quando sono bloccate su un segnale di riferimento esterno) ed un'uscita YC(S). Un'uscita digitale opzionale secondo le Raccomandazioni CCIR n. 601 e 656 è disponibile in due versioni: soltanto parallela (trasmissione e digitazione); e parallela e seriale. L'opzione di "Video Grab" è disponibile per gli ingressi dalle sorgenti GBR-Y/Pb/Pr più Tasto, oppure per il formato digitale parallelo/seriale. An optional arrangement of SPG / encoder 10 and "genlock" color manipulator 11 provides two manipulated outputs (one with a protective bypass), two encoded outputs, two broadcast quality mixed sync outputs (when genlocked ", i.e. when are locked to an external reference signal) and an output YC (S). An optional digital output according to CCIR Recommendations No. 601 and 656 is available in two versions: parallel only (transmission and digitization); and parallel and serial The "Video Grab" option is available for inputs from GBR-Y / Pb / Pr plus Key sources, or for the parallel / serial digital format.

I caratteri (o altri dati grafici) da elaborare e/o visualizzare da parte del sistema vengono inseriti sulla tastiera 8 oppure a distanza dall'interfaccia parallela, seriale o di rete sono caricati nel sistema tramite un'unità di ingresso/uscita 12. Il generatore di caratteri visualizza i caratteri (o i dati grafici) sotto forma di anti -distorsione grafica allo scopo di eliminare gli artefatti visivi distorti graficamente quali la "scalinata" lungo le linee diagonali. Questo viene fatto controllando l'intensità dei pixel che definiscono i caratteri in maniera più precisa rispetto ai semplici ”on" oppure "off". In modo opportuno, l'intensità di ciascun pixel può essere selezionata da 256 livelli di intensità disponibili. The characters (or other graphic data) to be processed and / or displayed by the system are entered on the keyboard 8 or remotely from the parallel, serial or network interface are loaded into the system via an input / output unit 12. The character generator displays characters (or graphic data) in the form of graphic anti-distortion in order to eliminate graphically distorted visual artifacts such as the "stairway" along the diagonal lines. This is done by controlling the intensity of the pixels that define the characters more precisely than simply “on” or “off.” Conveniently, the intensity of each pixel can be selected from 256 available intensity levels.

La qualità dei caratteri percepiti può essere giudicata principalmente tramite due criteri: l' "uniformità" di tutte le linee e le curve nel carattere (per esempio mancanza dell'effetto "scalinata"), e la stabilità visiva del carattere (per esempio mancanza del tremolio di interàllaceramento ). Pertanto, il generatore può effettuare il processo di anti-distorsione grafica tra le singole linee di scansione in modo da evitare il tremolio visivo che può avvenire a causa del processo di ripristino interlacciato tramite il quale si genera un'immagine televisiva. The quality of the perceived characters can be judged mainly by two criteria: the "uniformity" of all lines and curves in the font (for example lack of the "stairway" effect), and the visual stability of the character (for example lack of trembling of interallaceration). Therefore, the generator can carry out the graphic anti-distortion process between the individual scan lines in order to avoid the visual flickering that can occur due to the interlaced restoration process through which a television image is generated.

Il metodo tramite il quale si effettua 1'antidistorsione grafica è il fattore principale che controlla la qualità dei caratteri inviati in uscita. Tuttavia, come sopra descritto, gradi più elevati di anti-distorsione grafica richiedono tempi di elaborazione più lunghi. The method by which graphic anti-distortion is carried out is the main factor that controls the quality of the characters sent out. However, as described above, higher degrees of graphic anti-distortion require longer processing times.

Una tecnica di anti-distorsione grafica standard è quella di rendere il carattere richiesto di dimensione maggiore di quella richiesta (per esempio doppia rispetto alla dimensione finale), ma in maniera non ad anti-distorsione grafica. Questo carattere master non anti-distorto graficamente viene quindi ridotto alla dimensione richiesta facendo passare su di esso un filtro bidimensionale. Secondo l'esempio della presente invenzione, il processore 68030 7 modifica le curve caratteristiche del filtro che deve essere utilizzato dal generatore di caratteri, insieme al rapporto di riduzione richiesto dal master all'altezza richiesta, in modo che diverse qualità di caratteri e pertanto diverse velocità di elaborazione possano essere scelte da un utente. Per esempio, l'utente può scegliere tra caratteri di qualità elevata con una velocità di elaborazione relativamente bassa e caratteri di qualità inferiore con una velocità di elaborazione relativamente rapida. A standard graphic anti-distortion technique is to make the requested font larger than the required size (for example double the final size), but in a non-graphic anti-distortion way. This graphically undistorted master character is then reduced to the required size by passing a two-dimensional filter over it. According to the example of the present invention, the 68030 7 processor modifies the characteristic curves of the filter to be used by the character generator, together with the reduction ratio required by the master to the required height, so that different and therefore different character qualities processing speeds can be chosen by a user. For example, the user can choose between high quality fonts with a relatively slow processing speed and lower quality fonts with a relatively fast processing speed.

Per consentire l’effettuazione di ciò, almeno due tecniche di elaborazione devono essere disponibili per il generatore. Due tecniche di elaborazione che richiedono velocità di elaborazione diverse e producono caratteri di qualità diverse verranno ora descritte come esempi. To allow this to be done, at least two processing techniques must be available for the generator. Two processing techniques that require different processing speeds and produce different quality characters will now be described as examples.

In una prima tecnica relativamente lenta, si utilizza un filtro Gaussiano bidimensionale per ridurre l'immagine e produrre un carattere di qualità elevata. Ipotizzando un rapporto di riduzione R sia in altezza sia in ampiezza dal carattere master al carattere anti -distorto graficamente, si utilizza un filtro Gaussiano bidimensionale della dimensione di N pixel (ampiezza) per M linee (altezza) per produrre una somma pesata su una zona del carattere master. Il valore di questa somma pesata in un punto particolare viene utilizzato per fornire l’intensità del pixel rilevante nel carattere antidistorto graficamente. Il filtro viene applicato ogni R pixel ed R linee per tutto il carattere master in modo da produrre la dimensione richiesta del carattere anti -distorto graficamente. In a relatively slow first technique, a two-dimensional Gaussian filter is used to reduce the image and produce a high quality font. Assuming a reduction ratio R both in height and in width from the master character to the graphically anti-distorted character, a two-dimensional Gaussian filter of the size of N pixels (width) by M lines (height) is used to produce a weighted sum over an area of the master character. The value of this weighted sum at a particular point is used to provide the intensity of the relevant pixel in the graphically undistorted character. The filter is applied every R pixels and R lines throughout the master character to produce the required size of the graphically undistorted font.

Più specificamente, la somma pesata W per un pixel nel punto (x, y) nel carattere anti -distorto graficamente è calcolata come segue: More specifically, the weighted sum W for a pixel at the point (x, y) in the anti-distortion character graphically is calculated as follows:

dove : where is it :

F(X/ y) è il peso del filtro allo scarto (x, y) (notare che (0, 0) è il centro del filtro); e M(Xf y) è il valore di pixel, o intensità nel carattere master nella posizione (x, y). M(x y) può avere soltanto il valore 0 o 1, indicando off" oppure "on". F (X / y) is the weight of the reject filter (x, y) (note that (0, 0) is the center of the filter); and M (Xf y) is the pixel value, or intensity, in the master character at the (x, y) position. M (x y) can only have the value 0 or 1, indicating off "or" on ".

Tipicamente , si applicheranno i seguenti Typically, the following will apply

vincoli : constraints:

N, M > R per garantire che tutti i pixel di master vengano campionati; N, M> R to ensure that all master pixels are sampled;

e And

M < N per facilitare la riduzione del tremolio di interal 1acciamento . M <N to facilitate the reduction of interlocking jitter.

Il peso F del filtro Gaussiano su x pixel e y linee dal centro del filtro può essere calcolato da : The weight F of the Gaussian filter on x pixels and y lines from the center of the filter can be calculated from:

I THE

dove : where is it :

k è una costante di scala utilizzata per controllare il peso totale del filtro; k is a scale constant used to control the total weight of the filter;

e è la base dei logaritmi naturali; e e is the base of natural logarithms; And

d è la distanza, ridotta in scala per una costante c, dal centro del filtro alla posizione a x pixel e y linee dal centro del filtro, data da: d is the distance, scaled by a constant c, from the center of the filter to the position a x pixels and y lines from the center of the filter, given by:

Si possono produrre diverse qualità dei caratteri e diverse velocità di elaborazione modificando le suddette costanti R, M, N, k e c. Different character qualities and different processing speeds can be produced by changing the above constants R, M, N, k and c.

Una seconda tecnica relativamente più rapida (che .fornisce tipicamente una qualità ridotta) è una variante della prima tecnica ed utilizza un filtro piatto piuttosto che un filtro Gaussiano. In questo caso, ogni peso di filtro ha lo stesso valore costante f, cioè: A second relatively faster technique (which typically provides reduced quality) is a variant of the first technique and uses a flat filter rather than a Gaussian filter. In this case, each filter weight has the same constant value f, i.e .:

In questa tecnica, i valori di M ed N saranno tipicamente inferiori ai valori equivalenti impiegando la prima tecnica. In this technique, the values of M and N will typically be lower than the equivalent values using the first technique.

L'operatore può scegliere, per esempio utilizzando la tastiera 8, tra queste tecniche oppure, a scelta, tra ulteriori tecniche per realizzare l’equilibrio desiderato tra velocità di elaborazione e qualità dei caratteri. The operator can choose, for example by using the keyboard 8, between these techniques or, optionally, between further techniques to achieve the desired balance between processing speed and character quality.

Claims

CLAIMS 1. Video signal processor in which the signals representing images are subjected to the graphic anti-distortion process prior to display, the processor comprising means for 1) subjecting such signals to a first relatively slow graphic anti-distortion process to produce images relatively high quality for display and 2) subjecting such signals to a second relatively rapid graphic anti-distortion process to produce relatively lower quality images for display; and means for making a selection between the first and the second process.

2. Video signal processor according to claim 1, wherein the first graphite anti-distortion process comprises the steps of receiving the data defining the images at a resolution greater than that at which they are to be displayed, and processing the received data to generate the images. images to display.

Video signal processor according to claim 2, wherein the first graphic anti-distortion process comprises the step of applying a first filter to the received data.

4. Video signal processor according to claim 3, wherein the first graphic anti-distortion process comprises the step of determining the intensity of a pixel of an image to be displayed by calculating the sum of the products of 1) the intensity of each position relevant in the received data and 2) the value of a first filter function appropriate for that position.

Video signal processor according to claim 4, wherein the first filter function is a Gaussian filter function.

6: Video signal processor according to any one of the preceding claims, wherein the second graphic anti-distortion process comprises the steps of receiving the data defining the images at a resolution greater than that at which they are to be displayed, and processing the data received to generate the images to be displayed.

Video signal processor according to claim 6, wherein the second graphic anti-distortion process comprises the step of applying a second filter to the received data.

8. Video signal processor according to claim 7, wherein the second graphic anti-distortion process comprises the step of determining the intensity of a pixel of an image to be displayed by calculating the sum of the products of 1) the intensity of any relevant position in the received data and 2) the value of a filter function appropriate for that position.

9. Video signal processor according to claim 8, wherein the filter function is of constant value for all positions.

Video signal processor according to any one of the preceding claims, wherein the video signal processor is a video character generator, and the signals representing the images comprise representations of or other graphic features.