NL8902828A - Bewegingsdetectiestelsel voor een televisieontvanger met hoge definitie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Bewegingsdetectiestelsel voor een televi- sie-ontvanger met hoge definitie.

De uitvinding heeft betrekking op een keten voor het detecteren van beweging van beelden in een HDTV (hoge definitie televisie) ontvanger, en in het bijzonder op een bewegingsdetectieketen voor gebruik in de HDTV ontvanger voor de ontvangst van een televisiezendsignaal met gecomprimeerde bandbreedte.

Een transmissiestelsel met meervoudige subbemonstering waarmee interraster- en interveldverschuivingssubbemonste-ring verkregen wordt, is een van de verschillende methoden voor het overdragen van een televisiesignaal, dat wil zeggen een HDTV beeldsignaal door bandbreedtecompressie. Een uitvoeringsvorm van een dergelijk transmissiestelsel wordt MUSE (meervoudig sub-Nyquist bemonsteringscoderings)-stelsel genoemd, wat een effectieve bandbreedtecompressie bij transmissie van televisiebeeldsignalen verzorgt.

Het transmissiestelsel met meervoudige subbemonstering omvat als bekend middelen voor het verwerken van een stil-staand-beeldgebied (gedeelten van een veld waarin het beeld stil is), middelen voor het verwerken van een bewegendbeeld-gebied, een bewegingsdetector voor het detecteren van bewegingsinformatie uit een verschilsignaal van aangrenzende tussenrasters, een menger voor het mengen van het bewegend beeld met het stilstaand beeld in overeenstemming met een door de bewegingsdetector gedetecteerde bewegingsmate, en middelen voor interrasterverschuivingsbemonstering van een door de menger uitgevoerd signaal. Verder omvatten de middelen voor het verwerken van het stilstaand-beeldgebied in het algemeen een interveldvoorfilter voor het verwijderen van hoogfrequent componenten in een schuine richting van een beeldsignaal met 24 MHz bandbreedtebegrenzing, een bemonste-ringsketen voor het ontvangen van een signaal van het interveldvoorfilter en voor het uitvoeren van interveldver-schuivingssubbemonstering in de 24 MHz bemonsteringsfrequen-tie, en een bemonsteringsfrequentie-omzetter voor het alleen veranderen van de bemonsteringsfrequentie van 24 MHz naar 32 MHz. Verder omvatten de middelen voor verwerking van het bewegend-beeldgebied in het algemeen een infraveldvoorfilter voor begrenzing in 12 MHz een frequentiebandbreedte van het beeldsignaal met de hiervoor genoemde bandbreedtebegrenzing en voor verwijdering van de hoogfrequent componenten in de schuine richting, voor het daarbij voorkomen van het optreden van overlapping (aliasing), een bemonsteringsketen voor bemonstering van een uitvoer van het infraveldvoorfilter in de 24 MHz bemonsteringsfrequentie, en een bemonsteringsfre-quentie-omzetter voor- het alleen veranderen van de bemonsteringsfrequentie van 24 MHz naar 32 MHz.

De bewegende en stilstaande beelden, die elk door de middelen voor verwerking daarvan uitgevoerd worden, worden met linieaire modus door de menger gemengd in overeenstemming met een door de bewegingsdetector gedetecteerde bewe-gingsmate. Voor een uitvoer van de menger wordt de interras-terverschuivingssubbemonstering bij een 16 MHz bemonstering-frequentie door de interrasterverschuivingssubbemonsterings-middelen gedaan, zodat het bewegend-beeldsignaal geen enkel overlappingsgedeelte in de frequentieband van 0 tot 4 MHz heeft. Onder de verschillende besturingssignalen die nodig zijn voor het reconstrueren van het oorspronkelijke beeld in een ontvangststation, bijvoorbeeld een bewegingsvector voor compensatie van een beweging van een beeld die veroorzaakt wordt door verplaatsing of schuinplaatsing van een camera wordt het subbemonsteringssignaal in de 8 MHz basisband overgedragen.

Figuur 1 toont een blokschema van een decoder in een ontvangststation van het hiervoor toegelichte stelsel. Een beeldsignaal dat afgescheiden is van een transmissiesignaal met meervoudige subbemonstering, dat door een transmissie-station geleverd wordt, wordt aan een ingangsaansluiting 10 geleverd. Een interrasterinterpolatiefilter 13, een bemon-steringsfrequentie-omzetter 14 en een interveldinterpolatie-filter 15 vormen een stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12 voor reproductie van een stilstaand-beeldgedeelte uit het ontvangen beeldsignaal. Door vervanging van een door de interrasterverschuivingssubbemonstering niet bemonsterd beeldelement door een beeldelement van een voorafgaand raster verwerkt het interrasterinterpolatiefilter 13 het stilstaand beeld. De bemonsteringsfrequentie-omzetter 14 zet een frequentie van de geïnterpoleerde uitvoer van het interrasterinterpolatiefilter 13 naar de 24 MHz bemonste-ringsfrequentie vanuit de eerdere 32 MHz frequentie om. Voor het verkrijgen van een stilstaand beeld met een 24 MHz signaalband zonder overlapping wordt het interveldinterpola-tiefilter 15 gebruikt. Verder dient het interrasterinterpolatiefilter 13 en het interveldinterpolatiefilter 15 voor het compenseren van beeldbeweging als gevolg van meedraai-(panning) verschijnselen, zoals verplaatsing of scheefplaatsing van de camera, in responsie op een door een afscheider (in de tekening niet getoond) geleverde bewegingsvector.

Een infraveldinterpolatiefilter 17 en een bemonste-ringsfrequentie-omzetter 18 vormen een bewegend-beeldverwer-kingsmiddel 16 voor reproductie van een bewegend-beeldge-deelte uit het ontvangen beeldsignaal. Het infraveldinterpolatiefilter 17 wordt gebruikt voor reproductie van een bewegend-beeldsignaal voor de overlapping in de 0 tot 12 MHz frequentieband uit een bewegend-beeldsignaal dat omgevouwen (aliased) is in de 4 tot 8 MHz frequentieband. De bemonste-ringsfrequentie-omzetter 18 verandert een frequentie van het gereproduceerde bewegend-beeldsignaal naar de 24 MHz bemon-steringsfrequentie uitgaande van 32 MHz signaal.

Een bewegingsdetector 20 begrenst een bandbreedte van een ingangssignaal tot 4 MHz, voor het verkrijgen van een aangrenzend interrasterverschilsignaal, dat wil zeggen een bewegingsmate van het bewegend-beeldsignaal. Het stilstaand beeld van het stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12 en het bewegend beeld van het bewegend-beeldverwerkingsmiddel 16 worden in een lineaire modus door een mixer 22 gemengd in overeenstemming met de door de bewegingsdetector 20 geleverde bewegingsmate en daarna aan een in de tekening niet-ge-toonde tijd-gecomprimeerde integratie (TCI) decoder geleverd.

Het op 8 september 1987 verleende Amerikaanse octrooi-schrift 4 692 891 beschrijft het genoemde stelsel (MUSE II).

Een werkwijze voor detectie van een bewegingsgebied in de ontvanger van het hiervoor genoemde stelsel omvat kort gezegd het verkrijgen van een aangrenzend interrasterver-schilsignaal uit een bewegend-beeldsignaal van het ontvangen beeldsignaal en het dan uitvoeren van de lineaire mengbewer-king van het stilstaand beeld en het bewegend beeld in overeenstemming met een bewegingsmate van het interraster-verschilsignaal.

Verder, met verwijzing naar een ander MUSE stelsel (zie Amerikaans octrooischrift 4 745 459), dat een rastergeheugen en een tijdelijke interpolator als zogenaamd stilstaand-beeldverwerkingsmiddel en verder een ruimtelijke interpolator als zogenaamd bewegend-beeldverwerkingsmiddel omvat, verschaft de bewegingsdetector detectie van een dergelijk bewegingsgebied als gevolg van een verschilsignaal van twee aangrenzende interrasters.

Daarom heeft het hiervoor genoemde bekende stelsel meestal een probleem als gevolg van de ingewikkeldheid van de detectie van het bewegingsgebied. Verder zal de ingewikkeldheid van de ketenuitvoering ervan in de ontvanger het moeilijk maken het goedkoop te vervaardigen.

De uitvinding heeft daarom als doel een bewegingsge-bieddetector te verschaffen die geschikt is voor eenvoudige detectie van een bewegend-beeldgebied in een HDTV ontvanger van een meervoudig subbemonsteringtransmissiestelsel.

De uitvinding heeft tevens als doel een bewegingsge-bieddetector te verschaffen die geschikt is voor het in hoge mate elimineren van de ingewikkeldheid van detectie van het bewegend-beeldgebied in de HDTV ontvanger.

De uitvinding heeft verder als doel een bewegend-ge-bieddetector te verschaffen die geschikt is om goedkope vervaardiging van de HDTV ontvanger mogelijk te maken.

Voor het bereiken van de gestelde doelstellingen en andere voordelen van de uitvinding wordt een keten voor detectie van een bewegend gebied verschaft, omvattende een stilstaand-beeldverwerkingsmiddel voor reproductie van een stilstaand beeld uit een in de detectieketen van een ontvanger van een transmissiestelsel met meervoudige subbemonste- ring ontvangen beeldsignaal, een bewegend-beeldbeeldverwer-kingsmiddel voor de reproductie van een bewegend beeld uit het daarin ontvangen beeldsignaal, een menger voor het uitvoeren van een lineaire mengbewerking tussen het stilstaand beeld en het bewegend beeld, en een bewegingsdetector voor de detectie van een bewegend gebied uit een gemengd beeldsignaal van de menger en uit het met het stilstaand-beeldverwerkingsmiddel gereproduceerde stilstaand-beeldsig-naal en voor het leveren van informatie van een mengverhou-ding tussen het stilstaand beeld en het bewegende beeld.

De bewegingsdetector omvat verder een rastergeheugen voor het opslaan van het beeldsignaal van de menger, een middel voor het berekenen van een absolute waarde van het verschil tussen het in het rastergeheugen opgeslagen beeldsignaal en het stilstaand-beeldsignaal, en een afvlakketen voor het afvlakken van een begrenzingslijn van het bewe-gingsgebied en voor verwijdering van vlekfouten daarin.

Voor een beter begrip van de uitvinding en om aan te geven hoe deze gerealiseerd kan worden, zal hierna, bij wijze van voorbeeld, verwezen worden naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Figuur 1 een blokschema toont van een bewegingsdetec-tieketen in een bekende HDTV ontvanger;

Figuur 2 een blokschema toont van een voorkeursuitvoeringsvorm van een bewegingsdetectieketen volgens de uitvinding ;

Figuur 3 gedetailleerder een blokschema toont van een bewegingsdetectiegedeelte van figuur 2; en

Figuur 4A tot en met 4D diagrammen ter toelichting van de werking van de bewegingsdetectieketen volgens de uitvinding.

De hiervoor genoemde en andere doelstellingen, effecten en eigenschappen van de uitvinding zullen duidelijker worden uit de hiernavolgende toelichting van uitgangsvormen ervan in samenhang met de bijgevoegde tekeningen. Dezelfde verwij-zingscijfers worden gebruikt voor het aangeven van soortgelijke delen in de verschillende figuren.

In figuur 2 verzorgen een bewegend-beeldverwerkingsmid- del 16 en een stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12, op dezelfde wijze als hiervoor toegelicht van het stelsel volgens figuur 1, respectievelijk een infraveld geïnterpoleerd bewegend-beeldsignaal IMPS en een interraster en interveld geïnterpoleerd stilstaand-beeldsignaal ISPS in responsie op een aan een ingangsaansluiting 10 ontvangen beeldsignaal. Het signaal ISPS, afkomstig van het stil-staand-beeldverwerkingsmiddel 12 zal een signaal zijn dat geïnterpoleerd is over twee rasters alsmede een interveld. Daarom, wanneer een beeldbeweging in twee opeenvolgende rasters door beweging van een object optreedt, omvat het stilstaand-beeldsignaal ISPS een bewegingsgebied van het ontvangen beeldsignaal.

Beide signalen ISPS en IMPS worden met een lineaire modus door een menger 22 in overeenstemming met een bewe-gingsdetectiesignaal vanaf een bewegingsdetector 24 gemengd, zodat een oorspronkelijk beeldsignaal corresponderend met een beeldsignaal van de laatste van de twee opeenvolgende rasters door de menger 22 verkregen kan worden. Daarom detecteert de bewegingsdetector 24 in overeenstemming met de eigenschap volgens de uitvinding een bewegingsgebied uit het beeldsignaal dat in het voorafgaande raster verkregen is door de menger en uit het beeldsignaal met een bewegingsgebied dat verkregen is door de interrasterinterpolatie tussen het actuele raster van het stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12 en het voorafgaande raster ervan, en levert daarbij een bewegingsdetectiesignaal met een geschikte waarde voor beeldelementen binnen het gedetecteerde bewegingsgebied.

Figuur 3 toont een gedetaileerd blokschema van de bewegingsdetector 24 waarin een rastergeheugen 26 de uitvoer van de menger 22 opslaat. Een aftrekker 28 levert een verschilsignaal tussen beeldelementen van het beeldsignaal dat verkregen is in een in het rastergeheugen 26 opgeslagen voorafgaand raster, en beeldelementen van het beeldsignaal omvattende het bewegend gebied dat verkregen is door de interrasterinterpolatie tussen het actuele raster van het stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12 en het voorafgaande raster ervan. Een absolute-waardeketen 30 zet het verschil- signaal tussen de respectievelijke beeldelementen van de aftrekker 28 in een absolute waarde om. Een uitvoer van de absolute-waardeketen 30 is daarom nul voor beeldelementen die corresponderen met het stilstaand gebied van het door het stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12 uitgevoerde beeld-signaal, terwijl het een bepaalde waarde heeft voor beeldelementen die corresponderen met het bewegingsgebied van het beeldsignaal. Hierdoor zal de uitvoer van de absolute-waardeketen 30 een het bewegend gebied detecterende waarde zijn. Als gevolg van overlapping (aliasing) in het bewegend gebied kunnen echter vlekfouten in het gedetecteerde bewegend gebied optreden, wat resulteert in een onregelmatige begren-zingslijn van het bewegend gebied. Voor het elimineren van de vlekfout en voor het afvlakken van de grens van het bewegend gebied wordt een afvlakketen 32 gebruikt. Voor de afvlakketen 32 kan een tussenwaardefilter of gemiddelde-waardefilter gebruikt worden dat een tussenwaarde van drie waarden neemt die geleverd worden door de absolute-waardeketen 30 tegen twee beeldelementen die juist grenzen aan een bepaald beeldelement. Hoewel er een tussenwaardefilter gebruikt kan worden dat zonodig een tussenwaarde van vijf waarden neemt, verdient het bekende tussenwaardefilter voor drie waarden de voorkeur om te voorkomen dat de ketenconstructie ingewikkeld wordt.

Aannemende dat een aantal door de afvlakketen 32 geleverde bits "n" is en een uitgangswaarde van dezelfde afvlakketen, dat wil zeggen een detectiewaarde van het bewegend gebied "MM, is, zal de mengverhouding alpha (a) van de menger 22 met de volgende formule uitgedrukt worden: α = M / (2n_1) ..... (1)

Verder zal een uitgangssignaal MS van de menger met de volgende formule genomen worden: MS = a*IMPS + (1 - a)·ISPS ..... (2)

Zoals uit bovenstaande formule (2) begrepen zal worden, is de uitvoer van de menger voor het stilstaand gebied van het beeldsignaal een beeldsignaal van het stilstaand-beeld-verwerkingsmiddel als gevolg van de relatie α = 0, en door het aanleggen van een geschikte waarde van α voor het bewegend gebied, zal reproductie van het oorspronkelijke beeld mogelijk zijn.

In het algemeen is een aantal bits in de uitvoer van de afvlakketen 32 ten behoeve van vereenvoudiging van de gebruikte keten bij voorkeur vier per beeldelement. Wanneer het bitaantal van de uitvoer van de afvlakketen 32 echter groter dan vier is, bijvoorbeeld 8 bits of 16 bits, kan een bitomzetter voor een 4-bit omzetbewerking tussen de afvlakketen en de menger gebruikt worden. De bitomzetter kan gerealiseerd door gebruik van tenminste een slechts leesbaar geheugen (ROM) waarin, wanneer een 8-bitseenheid gebruikt wordt, de 4-bitsuitvoer gemakkelijk verkregen zal worden door eliminatie van de twee hoogste bits en de twee laagste bits van de acht bits.

De figuren 4A tot en met 4D tonen diagrammen voor een beter begrip van de werking van het bewegingsdetectiestelsel volgens de uitvinding, waarbij figuur 4A een geval toont waarbij een cirkel 40 bij het (n-l)e raster naar een gestreept getoonde cirkel 42 bij het (n)e raster verschuift.

Er wordt nu aangenomen dat de cirkel 40 tot het (n-l)e raster niet verplaatst werd. In het rastergeheugen 26 van de bewegingsdetector 24 is dan een in figuur 4B getoond beeld-signaal opgeslagen. Omdat het beeld van figuur 4B een door een stilstaand beeld verkregen beeld is, kan het gereproduceerd worden zonder enige verslechtering van de beeldkwaliteit, die zeer dichtbij het oorspronkelijke beeld is.

Wanneer een beeldsignaal van de streepjescirkel 42 bij het (n)e raster verzonden wordt, zal een stilstaand-beeldsignaal ISPS afkomstig van het stilstaand-beeldverwerkingsmiddel 12 een stilstaand-beeldsignaal van figuur 4C zijn, dat verkregen is door interrasterinterpolatie tussen het (n-l)e raster en het (n)e raster. Zoals uit figuur 4C duidelijk zal zijn, heeft het signaal ISPS zowel een signaal voor een stilstaand gebied 44 als een signaal voor een bewegend gebied 46. Omdat het bewegend gebied 46 van figuur 4C een ongeacht de inter-rastercorrelatie gereproduceerd gebied is, is de beeldkwaliteit van de beeldelementen van het bewegingsgebied 46 aanzienlijk verslechterd. Verder is het bewegend-beeldsig- naai IMPS vanaf het bewegend-beeldverwerkingsmiddel 16 een bewegend-beeldsignaal van figuur 4D, dat verkregen wordt uit de infraveldinterpolatie met een actueel raster, dat wil zeggen het (n)e raster. Het beeldsignaal van figuur 4B en het in het rastergeheugen 26 opgeslagen stilstaand-beeldsig-naal van figuur 4C wordt daarom verwerkt bij de aftrekker 28 en door de absolute-waardeketen 30 wordt een absolute waarde van een verschil tussen de twee beeldsignalen opgewekt. De uitvoer van de absolute-waardeketen 30 heeft daarom een gegeven waarde die een detectiewaarde van haar bewegend gebied voor beeldelementen in het bewegend gebied 46 is, terwijl het nul is voor andere beeldelementen in het stilstaand gebied 44. Dit zal de detectie van een bewegend gebied volgens de uitvinding verschaffen.

De werking van de afvlakketen 32 en de menger 22, die vervolgens vervolgd worden, is gelijk aan die van de hiervoor gegeven toelichting.

Zoals blijkt uit de hiervoor gegeven toelichting van de uitvinding, heeft het bewegingsdetectiestelsel de bewegings-detector voor het detecteren van het bewegend gebied met een absolute waarde van een verschilsignaal tussen de uitvoer van de menger en het stilstaand-beeldsignaal van het stil-staand-beeldverwerkingsmiddel en tevens voor het verschaffen van een bewegingsgebieddetectiesignaal voor het afvlakken van begrenzingslijnen van het bewegingsgebied alsmede voor het elimineren van vlekfouten daarin, en de menger voor het mengen van het bewegend-beeldsignaal voor het stilstaand-beeldsignaal onder besturing van het bewegend-gebieddetec-tiesignaal, zodat het daardoor gemakkelijker is een bewegend gebied te detecteren en een eenvoudigere ketenconstructie te verkrijgen in vergelijking met bekende detectiestelsels.

Claims (4)

1. Keten voor het detecteren van beweging van beelden uit een beeldsignaal van een transmissiestelsel met meervoudige subbemonstering, omvattende: middelen voor het reproduceren van een bewegend-beeld-signaal uit het beeldsignaal; middelen voor het reproduceren van een stilstaand-beeldsignaal uit het beeldsignaal; een menger voor het uitvoeren van een mengproces tussen het bewegend-beeldsignaal en het stilstaand-beeldsignaal in overeenstemming met een gegeven mengverhouding voor het daarbij opwekken van een gemend-beeldsignaal; en bewegingsdetectiemiddelen voor het opwekken van een bewegingsdetectiesignaal ter beslissing van de mengverhouding op beeldelementen die corresponderen met een bewegend gebied van een beeld uit het gemengde beeldsignaal en het gereproduceerde stilstaand-beeldsignaal.

2. Keten volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bewegingsdetectiemiddelen omvatten: geheugenmiddelen voor het opslaan van het door de menger geleverde gemengde beeldsignaal; rekenmiddelen voor het verkrijgen van een absolute waarde van het verschil tussen het gereproduceerde stilstaand-beeldsignaal en het in de geheugenmiddelen opgeslagen beeldsignaal; en afvlakmiddelen voor het leveren van het bewegingsdetectiesignaal in responsie op de absolute waarde voor het afvlakken van het bewegingsgebied.

3. Keten volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afvlakmiddelen tenminste een tussenwaardefilter omvatten.

4. Keten volgens conclusie 2, gekenmerkt door een tussen de afvlakmiddelen en de menger verbonden bitomzetter.