WO1999016241A1 - Vorrichtung und verfahren zur formatanpassung von fernseh- und/oder videobildern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur formatanpassung von fernseh- und/oder videobildern Download PDF

Info

Publication number
WO1999016241A1
WO1999016241A1 PCT/DE1998/002745 DE9802745W WO9916241A1 WO 1999016241 A1 WO1999016241 A1 WO 1999016241A1 DE 9802745 W DE9802745 W DE 9802745W WO 9916241 A1 WO9916241 A1 WO 9916241A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
format
image
line
lines
picture
Prior art date
Application number
PCT/DE1998/002745
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Schu
Günter Scheffler
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1999016241A1 publication Critical patent/WO1999016241A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/01—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
    • H04N7/0117—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level involving conversion of the spatial resolution of the incoming video signal
    • H04N7/012—Conversion between an interlaced and a progressive signal

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for the format adaptation of television and / or video images.
  • it concerns the format adjustment in the vertical direction, i. H. perpendicular to the orientation of the raster lines of the image.
  • the actual image content can be displayed in full format by calculating additional lines and pixels to be inserted into the image signal to be displayed.
  • the object of the present invention is to specify a method and a device which allow format adaptation with better image quality.
  • This progressive image is expediently generated by joining together two interlaced fields.
  • a good quality of the format-adapted image can thus be achieved with relatively little outlay in terms of method and circuitry; in particular, it may be sufficient to use only those one or two lines of the format-conforming image closest to the line of the image to be adapted to generate each line of the format-adapted image. If the calculated line position is an integer, the calculated line of the format-adapted image can only that line of the image to be adjusted with exactly this line position can be determined.
  • Each point of a line of the adapted image is expediently determined by averaging on the basis of the points above or below this point of the lines of the image to be adapted which are adjacent to the calculated line position.
  • This mean value can be weighted according to the distance of the calculated line position from the neighboring lines.
  • the format-adapted image can be generated in the form of two line-interlaced fields, the frequency (repetition rate) of which can be the same as that of the format-adapted fields. This makes it possible to integrate a circuit for executing the method into existing television or video systems without having to change their functional processes significantly.
  • the object is further achieved by a device for format adaptation according to claim 7.
  • the buffer of this device expediently has two inputs for receiving line signals of a first or second field.
  • a format-adapted image of good quality can already be achieved with a buffer that only offers storage space for two image lines and has two outputs.
  • FIG. 1 is a block diagram of a format matching circuit according to the invention
  • the format adaptation circuit shown in FIG. 1 receives a television or video signal consisting of two interlaced fields A, B in each work cycle.
  • the clock rate can be 25 or 30 Hz, corresponding to a field frequency of 50 or 60 Hz.
  • the field A which comprises odd lines 1, 3, 5, ..., is first stored in the A field memory 11; the even-numbered lines 2, 4, 6, ... field B is in the B-
  • Field memory 12 stored. Both memories 11, 12 output the stored fields at twice the frequency, that is to say twice each in the course of the work cycle, to a first converter circuit 13, which results in a sequence of interlaced fields ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ with a frequency generated from 100 or 120 Hz. Like A, the fields ⁇ , ⁇ comprise odd-numbered lines, the fields ⁇ , ⁇ like B include even-numbered lines.
  • Methods for converting the input fields A, B into the intermediate fields using median filter techniques are known from EP-A-0 727 904 and do not need to be described in detail here. However, the invention is not limited to median filtering; other intermediate image calculation methods can also be used, e.g. B. li linear interpolation or motion vector based interpolation.
  • a motion estimator 14 also receives the fields output from the field memories 11, 12 and controls the median filtering in the converter circuit 13 for this pixel in dependence on the presence or absence of a movement in such a way that when there is a movement the image point is simultaneously neighboring pixels are rated higher, and that at
  • This motion estimator can be a vector estimator, but a simple qualitative motion detection without determining the extent and direction of the motion can also suffice.
  • a second converter circuit 15 generates progressive images A, B, r, ⁇ from the sequence of intermediate fields ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , the image lines present in the associated intermediate fields being adopted unchanged into the progressive images and the missing lines again by median filtering under the control of the motion estimator 14.
  • the odd-numbered and even-numbered lines of the progressive images are passed on to two separate channels 17 and 18 in an order corresponding to the local display order of the lines on a display and synchronized to an interpolation circuit 16, the structure of which is shown in more detail in FIG.
  • the interpolation circuit 16 comprises a buffer 20, which is connected to the channels 17 and 18 and is designed to contain one line each with an odd number and temporarily save a line with an even number.
  • a control circuit 21 receives horizontal and vertical synchronization signals H, V, which mark the beginning of a line of the format-conforming image or a new format-conforming image.
  • H, V horizontal and vertical synchronization signals
  • a time shift between the V-synchronization signals of the format-adapting and -adapted image can comfortably ensure that, regardless of the time at which a certain line of the format-adapted signal has to be generated, the lines of the image to be adapted which are required for this purpose are in the buffer memory possibly different line frequencies of these images. It also receives interpolation factor or format adjustment signals.
  • the format adjustment is limited to the processing of complete images, the ratio n / m between the line number of the progressive image arriving on the channels 17, 18 and the line number n of the format-adapted image to be generated is sufficient as the format adjustment signal.
  • the format adjustment of image sections requires, so these signals z. B. the number m 0 of the first line of the image section to be adjusted, the number ⁇ .Q of the first line of the adapted
  • Section and the number of lines m and n of the two sections include.
  • the control circuit 21 addresses the after receiving a horizontal synchronization signal
  • Buffer 20 so that this synchronously outputs two buffered image lines, which are required to generate a line of the format-adapted image, to two multiplier circuits 22, 23.
  • These multiplier circuits 22, 23 multiply the received picture line signal by a weighting factor a or 1-a, which they receive from the control circuit 21 via a second input, and pass the product signals on to an addition circuit 24. This adds the synchronized line signals to to obtain an image line of the format-adapted image from it.
  • the "picture boxes" 40 to 44 are structured as follows: The right column of each box indicates which raster lines the relevant image (or field) contains. Existing lines are shown hatched, none that are present are white, the A field from box 40 contains odd-numbered lines, the B field from box 41 contains even-numbered lines, the left column shows a section of the relevant picture (or field), and boxes 40 and 41 each show an odd-numbered line or even-numbered field of a horizontal black bar that extends along the picture lines 2 and 3. The rest of the picture is white.
  • spread fields 42, 43 are first generated.
  • the image lines 1, 3, 5, ... of the original A field 40 merge into image lines 1, 5, 9, ... of the spread A field 42.
  • the missing odd-numbered lines 3, 7, ... are supplemented by interpolation based on existing lines.
  • the adjacent image lines 1, 5 or 5, 9 etc. are taken into account with the same weight, ie the image lines 3, 5 are each averaged from the Image lines 1, 5 and 5, 9 received.
  • the even B field 41 is spread, the original lines 2, 4, 6, ... are converted into lines 2, 6, 10, ... of the spread B field 43, the lines in between are again obtained by averaging . This creates the field 43 with a black line 2 and a gray line 4.
  • the 100 Hz signal comprises interlaced fields ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , some of which in a known manner by interpolation, in particular median interpolation such as. B. in EP-0 697 022 A2, are generated from a 50 Hz signal with fields A, B.
  • the field ⁇ is obtained by directly taking over the field A
  • the fields ⁇ and ⁇ are obtained by different media filtering from the fields A and B or the field B and the field A of the following clock.
  • the field ⁇ is by a raster implementation, z. B. an interline interpolation generated from B.
  • Frames A, B, T, ⁇ are assembled from the fields ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ by a second interpolation step. Again, this can be done using median techniques. It is irrelevant to the method that these frames are not stored anywhere in the circuit according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 and cannot be tapped on a single channel; the only decisive factor is that the image lines required for interpolation processing are jointly available at the buffer 20 of the interpolation circuit 6.
  • each line with the number i of the image A is converted into a line with the number 2i-l of the format-adapted image ⁇ - j _ nt .
  • the even lines 2i of the following field ⁇ int correspond to the lines i of the frame
  • Control circuit 21 (Fig. 2) the H synchronization signal for the line ⁇ . Q receives, it addresses the latch 20 so that it stores the stored line signals, including that of line mg, to the multiplier circuits
  • the control circuit applies factor signals a to the second input of the multiplier circuits in accordance with the determined residual amount or (1-a).
  • an interpolated line signal of the format-adapted image is obtained at the output of the addition circuit 24, which represents a weighted average of the line signals ⁇ 2 ⁇ and ⁇ 2 ⁇ + l, where the input image line ⁇ 2 ⁇ (or ⁇ 2 ⁇ + l) is rated the higher, the smaller the difference between the calculated (rational) line position ⁇ and the (integer) number of the line.
  • the format-adapted image is generated in the form of two fields with a repetition rate of 100 or 120 Hz, the lines n 0 , ng + 2,... From one of the progressive images A, B, T, ⁇ and in the other the lines ng + 1, ng + 3, ... generated from the subsequent progressive image, ie the image B, T, ⁇ and the image A of the subsequent work cycle. If, on the other hand, the format-adapted image is produced as a progressive image, the processing is carried out accordingly for successive lines ng, ng + 1, n 0 +2, ... of one and the same progressive image.
  • the method described above is of course also suitable for the format adaptation of 50 or 60 Hz video signals without prior frequency doubling.
  • two progressive images A, B are generated directly from the fields A, B by median filter techniques or other interpolation methods and the processing described above for the images A, B, F, ⁇ is carried out on them.
  • the method according to the invention is mostly used in conjunction with upsetting or stretching or interpolating the line signals according to the same format adaptation factor (n / m).
  • This horizontal format adaptation is not the subject of the invention and is not described in detail here.
  • a circuit that performs this adjustment can be inserted at any suitable location in the image signal processing path of the circuit shown in FIG. 1.
  • the term "progressive image” as used in the description above is used for a better understanding.
  • the image is built up by immediately successive image lines, ie 1, 2, 3, 4 etc., while in the so-called “interlaced image” the image is constructed by interlaced sub-images, preferably fields. First, a first field with the image lines 1, 3, 5, 7 etc. and then a second field with the image lines 2, 4, 6, 8 etc. is generated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Television Systems (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Formatanpassung eines Fernseh- oder Videobildes mit den Schritten: für jede Zeile des formatangepaßten Bildes (αint, βint, ...), Bestimmen der dieser Zeile entsprechenden Zeilenlage im formatanzupassenden Bild (A, B, Η, Δ) anhand eines Formatanpassungsfaktors (m/n), Erzeugen jeder Zeile des formatangepaßten Bildes anhand von der berechneten Zeilenlage benachbarten Zeilen des formatanzupassenden Bildes (A, B, Η, Δ), wird an einem progressiven Fernseh- oder Videobild ausgeführt. Eine hierfür geeignete Schaltung umfaßt einen Zwischenspeicher (20) zum Speichern einer Mehrzahl von Zeilen eines formatanzupassenden Bildes, der mehrere Ausgänge zum gemeinsamen Ausgeben jeweils einer Bildzeile des formatanzupassenden Bildes (A, B, Η, Δ) aufweist, eine Mehrzahl von Multiplizierschaltungen (22, 23) mit einem ersten Eingang, der an jeweils einen Ausgang des Zwischenspeichers (20) angeschlossen ist, und einem zweiten Eingang, eine Steuerschaltung (21), die den Zwischenspeicher (20) adressiert, um die an den mehreren Ausgängen auszugebenden Bildzeilen auszuwählen, und an die zweiten Eingänge der Multiplizierschaltungen (22, 23) angelegte Faktorsignale (a, l-a) anhand eines Formatanpassungsfaktors (m/n) regelt, und eine Additionsschaltung (24), die die Ausgangssignale der Multiplizierschaltungen (22, 23) zu einer Bildzeile des formatangepaßten Bildes (αint, βint, ...) zusammenfügt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Formatanpassung von Fernseh- und/oder Videobildern
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Formatanpassung von Fernseh- und/oder Videobildern. Insbesondere betrifft sie die Formatanpassung in vertikaler Richtung, d. h. senkrecht zur Orientierung der Rasterzeilen des Bildes .
Derartige Formatanpassungen sind erforderlich, wenn ein
Fernsehgerät im Bild-im-Bild-Betrieb arbeitet, bei dem in einem kleinen Abschnitt des bildschirmfüllend gezeigten ersten Bilds ein zweites Bild eingeblendet ist, das es dem Benutzer gestattet, neben dem in erster Linie betrachteten, das erste Bild liefernden Fernseh- oder Videoprogramm das Geschehen auf einem anderen Kanal mitzuverfolgen. Solche Formatanpassungen sind auch bei den derzeit in Entwicklung befindlichen 16 : 9-Anzeigen von Interesse. Soll nämlich z. B. auf einer solchen Anzeige ein 4:3-Signal entsprechend den derzeit verbreiteten Bildschirmproportionen dargestellt werden, das ein sogenanntes Letterbox-Format (z. B. einen Breitwandfilm) überträgt, so sind an allen vier Seiten des Bildes schwarze Ränder zu sehen. Es wird dann nur etwas mehr als die Hälfte der zur Verfügung stehenden Bildschirm- fläche benutzt, was für den Betrachter äußerst unbefriedigend ist .
Durch Zeileninterpolation in vertikaler Richtung und Pixelinterpolation in horizontaler Richtung kann der eigentli- ehe Bildinhalt formatfüllend dargestellt werden, indem zusätzliche, in das anzuzeigende Bildsignal einzuschiebende Zeilen und Pixel berechnet werden.
Die heute verwendeten Verfahren zur Zeileninterpolation ha- ben den Nachteil, daß die vertikale Auflösung stark vermindert wird, weil die Interpolation im Halbbild durchgeführt wird. Diese Vorgehensweise führt zu deutlich sichtbaren Aliasfehlern, die insbesondere bei modernen, großformatigen und hochauflösenden Bildschirmanzeigen nicht vertretbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine Formatanpassung mit besserer Bildqualität gestatten.
Die Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie im folgenden mit Bezug auf Fig. 3 und 4 deutlich werden wird, erlaubt die Verwendung eines progressiven Bilds als Ausgangspunkt der Formatanpassung eine erhebliche Verbesse- rung der Qualität des formatangepaßten Bilds im Vergleich zu bisherigen, von einem zeilenverkämmten Halbbild ausgehenden Verfahren.
Dieses progressive Bild wird zweckmäßigerweise durch Zusam- menfügen zweier zeilenverkämm er Halbbilder erzeugt.
So läßt sich bereits mit relativ geringen Verfahrens- und Schaltungsaufwand eine gute Qualität des formatangepaßten Bilds erreichen, insbesondere kann es genügen, zum Erzeugen jeder Zeile des formatangepaßten Bilds lediglich diejenigen ein oder zwei der berechneten Zeilenlage dieser Zeile nächstbenachbarten Zeilen des formatanzupassenden Bildes zu verwenden. Wenn die berechnete Zeilenlage ganzzahlig ist, kann die berechnete Zeile des formatangepaßten Bildes an- hand allein derjenigen Zeile des anzupassenden Bildes mit ebendieser Zeilenlage bestimmt werden.
Zweckmäßigerweise wird jeder Punkt einer Zeile des angepaß- ten Bilds durch Mittelwertbildung anhand der über oder unter diesem Punkt liegenden Punkte der der berechneten Zeilenlage benachbarten Zeilen des anzupassenden Bildes bestimmt. Dieser Mittelwert kann entsprechend dem Abstand der berechneten Zeilenlage von den benachbarten Zeilen gewich- tet werden.
Das formatangepaßte Bild kann in Form von zwei zeilenver- kämmten Halbbildern erzeugt werden, deren Frequenz (Wiederholrate) gleich der der formatanzupassenden Halbbil- der sein kann. Dies erlaubt es, eine Schaltung zur Ausführung des Verfahrens in bestehende Fernseh- oder Videosysteme einzugliedern, ohne deren Funktionsabläufe wesentlich ändern zu müssen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Formatanpassung nach Anspruch 7.
Zweckmäßigerweise weist der Zwischenspeicher dieser Vorrichtung zwei Eingänge zum Empfang von Zeilensignalen eines ersten bzw. zweiten Halbbildes auf.
Ein formatangepaßtes Bild guter Qualität kann bereits mit einem Zwischenspeicher erreicht werden, der lediglich Speicherplatz für zwei Bildzeilen bietet und zwei Ausgänge auf- weist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Formatanpassungsschaltung;
Fig. 2 die Interpolationsschaltung aus Fig. 1,
Fig. 3 schematisch den Ablauf und das Ergebnis des er- findungsgemäßen Verfahrens; und
Fig.4 Ablauf und Ergebnis eines herkömmlichen Formatan- passungsverfahrens .
Die in Fig. 1 gezeigte Formatanpassungsschaltung empfängt in jedem Arbeitstakt ein aus zwei zeilenverkämmten Halbbil- dern A, B bestehendes Fernseh- oder Videosignal. Die Taktrate kann 25 oder 30 Hz betragen, entsprechend einer Halbbildfrequenz von 50 oder 60 Hz. Das Halbbild A, das ungeradzahlige Zeilen 1, 3, 5, ... umfaßt, wird zunächst im A- Halbbildspeicher 11 abgespeichert; das geradzahlige Zeilen 2, 4, 6, ... umfassende Halbbild B wird im B-
Halbbildspeicher 12 abgespeichert. Beide Speicher 11, 12 geben die gespeicherten Halbbilder mit verdoppelter Frequenz, also jeweils zwei Mal im Laufe des Arbeitstakts, alternierend an eine erste Wandlerschaltung 13 aus, die dar- aus eine Folge von zeilenverkämmten Zwischenhalbbildern α, ß, γ, δ, mit einer Frequenz von 100 bzw. 120 Hz erzeugt. Die Halbbilder α, γ umfassen wie A ungeradzahlige, die Halbbilder ß, δ wie B geradzahlige Zeilen. Verfahren zur Umsetzung der Eingangshalbbilder A, B in die Zwischenhalb- bilder mit Hilfe von Medianfiltertechniken sind aus EP-A-0 727 904 bekannt und brauchen an dieser Stelle nicht detailliert beschrieben zu werden. Die Erfindung ist aber nicht auf Medianfilterung beschränkt; es können auch andere Zwi- schenbildberechnungsverfahren eingesetzt werden, z. B. li- neare Interpolation oder bewegungsvektorgestützte Interpolation.
Ein Bewegungsschätzer 14 empfängt ebenfalls die von den Halbbildspeichern 11, 12 ausgegebenen Halbbilder und steuert in Abhängigkeit vom Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Bewegung an einem bestimmten Bildpunkt die Medianfilterung in der Wandlerschaltung 13 für diesen Bildpunkt derart, daß bei Vorliegen einer Bewegung zeitgleiche, dem Bildpunkt be- nachbarte Bildpunkte höher bewertet werden, und daß bei
Fehlen einer Bewegung Werte desselben Bildpunkts aus zeit- versetzten Bildern höher bewertet werden. Dieser Bewegungs- schätzer kann ein Vektorschätzer sein, es kann aber auch eine einfache qualitative Bewegungserkennung ohne Bestim- mung von Ausmaß und Richtung der Bewegung genügen.
Eine zweite Umsetzerschaltung 15 erzeugt aus der Folge von Zwischenhalbbildern α, ß, γ, δ jeweils progressive Bilder A, B, r, Δ, wobei die in den jeweils zugehörigen Zwischen- halbbildern vorhandenen Bildzeilen in die progressiven Bilder unverändert übernommen werden und die fehlenden Zeilen abermals durch Medianfilterung unter Kontrolle des Bewegungsschätzers 14 ergänzt werden.
Die ungeradzahligen und geradzahligen Zeilen der progressiven Bilder werden auf zwei getrennten Kanälen 17 und 18 in einer der örtlichen Darstellungsreihenfolge der Zeilen auf einer Anzeige entsprechenden Reihenfolge synchronisiert an eine Interpolationsschaltung 16 weitergegeben, deren Aufbau in Fig. 2 genauer gezeigt ist.
Die Interpolationsschaltung 16 umfaßt einen Zwischenspeicher 20, der an die Kanäle 17 und 18 angeschlossen ist und ausgelegt ist, um jeweils eine Zeile mit ungeradzahliger und eine Zeile mit geradzahliger Zeilennummer zeitweilig zu speichern. Eine Steuerschaltung 21 empfängt Horizontal- und Vertikalsynchronisationssignale H, V, die den Beginn einer Zeile des formatanzupassenden Bildes bzw. eines neuen for- matanzupassenden Bildes markieren. Durch eine Zeitverschiebung zwischen den V-Synchronisationssignalen von formatanzupassendem und -angepaßtem Bild kann bequem sichergestellt werden, daß zum Zeitpunkt, zu dem eine bestimmte Zeile des fomatangepaßten Signals erzeugt werden muß, die hierfür be- nötigten Zeilen des anzupassenden Bilds sich im Zwischenspeicher befinden, ungeachtet eventuell unterschiedlicher Zeilenfrequenzen dieser Bilder. Sie empfängt ferner Interpolationsfaktor- oder Formatanpassungssignale. Wenn sich die Formatanpassung auf die Verarbeitung vollständiger Bil- der beschränkt, genügt als Formatanpassungssignal das das Verhältnis n/m zwischen der Zeilenzahl des auf den Kanälen 17, 18 eintreffenden progressiven Bildes und der Zeilenzahl n des zu erzeugenden formatangepaßten Bildes. Ist, z. B. für den Bild-im-Bild-Betrieb, die Formatanpassung von Bild- ausschnitten verlangt, so können diese Signale z. B. die Nummer m0 der ersten Zeile des anzupassenden Bildausschnitts, die Nummer Ώ.Q der ersten Zeile des angepaßten
Ausschnitts und die Anzahl der Zeilen m bzw. n der beiden Ausschnitte umfassen. Die Steuerschaltung 21 adressiert nach Empfang eines Horizontalsynchronisationssignals den
Zwischenspeicher 20, so daß dieser synchron zwei zwischengespeicherte Bildzeilen, die zum Erzeugen einer Zeile des formatangepaßten Bildes benötigt werden, an zwei Multiplizierschaltungen 22, 23 ausgibt. Diese Multiplizierschaltun- gen 22, 23 multiplizieren das empfangene Bildzeilensignal mit einem Gewichtungsfaktor a bzw. 1-a, den sie über einen zweiten Eingang von der Steuerschaltung 21 empfangen, und geben die Produktsignale an eine Additionsschaltung 24 weiter. Diese addiert die synchronisierten Zeilensignale, um daraus eine Bildzeile des formatangepaßten Bilds zu gewinnen.
Bevor die Arbeitsweise dieser Schaltung beschrieben wird, soll anhand von Fig. 4 kurz auf die Funktionsweise herkömmlicher Interpolationsschaltungen eingegangen werden. Die „Bildkästchen" 40 bis 44 (wie auch 30 bis 34 in Fig. 3) sind folgendermaßen aufgebaut: Die rechte Spalte jedes Kästchens gibt jeweils an, welche Rasterzeilen das betref- fende Bild (oder Halbbild) enthält. Vorhandene Zeilen sind schraffiert dargestellt, nicht vorhandene sind weiß. Das A- Halbbild aus Kästchen 40 enthält ungeradzahlige, das B- Halbbild aus Kästchen 41 geradzahlige Zeilen. Die linke Spalte gibt einen Ausschnitt aus dem betreffenden Bild (oder Halbbild) wieder. Die Kästchen 40 und 41 zeigen jeweils ein ungeradzahliges bzw. geradzahliges Halbbild eines horizontalen schwarzen Balkens, der sich entlang der Bildzeilen 2 und 3 erstreckt. Der Rest des Bildes ist weiß.
Um dieses Bild beispielsweise um einen Faktor 2 vertikal zu spreizen, werden zunächst gespreizte Halbbilder 42, 43 erzeugt. Dabei gehen die Bildzeilen 1, 3, 5, ... des ursprünglichen A-Halbbilds 40 in Bildzeilen 1, 5, 9, ... des gespreizten A- Halbbilds 42 über. Die fehlenden ungeradzah- ligen Zeilen 3, 7, ... werden durch Interpolation anhand vorhandener Zeilen ergänzt. Bei einer wenig aufwendigen Interpolation mit einem Zwei-Tap-Filter werden die benachbarten Bildzeilen 1, 5 bzw. 5, 9 usw. jeweils mit gleichem Gewicht berücksichtigt, d. h. die Bildzeilen 3, 5 werden je- weils durch Mittelwertbildung für jedes einzelne Pixel aus den Bildzeilen 1, 5 bzw. 5, 9 erhalten. So entsteht das Halbbild 42 mit einer schwarzen Zeile 5, die direkt der Zeile 3 des Bilds 40 entspricht, und zwei grauen Zeilen 3 und 7. Beim Spreizen des geradzahligen B-Halbbilds 41 werden die ursprünglichen Zeilen 2, 4, 6, ... in Zeilen 2, 6, 10, ... des gespreizten B-Halbbilds 43 umgesetzt, die dazwischen- liegenden Zeilen werden abermals durch Mittelwertbildung erhalten. So entsteht das Halbbild 43 mit einer schwarzen Zeile 2 und einer grauen Zeile 4.
Wenn bei der Darstellung die beiden Halbbilder 42 und 43 zu einem Vollbild zusammengesetzt werden, ergibt sich der bei Bild 44 gezeigte Verlauf. Zwischen den Zeilen 2 und 5, die noch die Schwärze des ursprünglichen Balkens aufweisen, sind zwei hellere Zeilen 3 und 4 eingeschoben, und in Zeile 7 ist eine parallele Linie entstanden. Die Bildqualität ist erheblich beeinträchtigt, was sich im Rahmen dieser Technik nur durch aufwendigere Filter vermeiden läßt, die zur Unterdrückung von Artefakten wie der Nebenlinie in Zeile 7 mehr als zwei Bildzeilen bei der Interpolation berücksichtigen.
Fig. 3 zeigt schematisch die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines 100-Hertz-Signals . Das 100-Hz-Signal umfaßt zeilenverkämmte Halbbilder α, ß, γ, δ, die z.T. in bekannter Weise durch Interpolation, insbeson- dere Medianinterpolation wie z. B. in EP-0 697 022 A2 beschrieben, aus einem 50-Hz-Signal mit Halbbildern A, B erzeugt sind. Bei diesem Verfahren wird das Halbbild α durch direkte Übernahme des Halbbilds A gewonnen, die Halbbilder ß und δ erhält man durch jeweils unterschiedliche Mediän- filterung aus den Halbbildern A und B bzw dem Halbbild B und dem Halbbild A des nachfolgenden Takts. Das Halbbild γ wird durch eine Rasterumsetzung, z. B. eine Zwischenzeileninterpolation, aus B erzeugt. Aus den Halbbildern α, ß, γ, δ werden durch einen zweiten Interpolationsschritt Vollbilder A, B, T, Δ zusammengesetzt. Dies kann wiederum mit Mediantechniken erfolgen. Daß diese Vollbilder in der in Fig. l und 2 gezeigten erfin- dungsgemäßen Schaltung nirgends abgespeichert sind und auch nicht auf einem einzelnen Kanal abgegriffen werden können, ist für das Verfahren ohne Belang; entscheidend ist lediglich, daß die zur Interpolationsverarbeitung benötigten Bildzeilen gemeinsam am Zwischenspeicher 20 der Interpola- tionsschaltung 6 verfügbar sind.
Um das formatangepaßte, d. h. im in Fig. 3 gezeigten Beispiel um den Faktor 2 vertikal gespreizte Bild zu erhalten, wird jede Zeile mit der Nummer i des Bilds A in eine Zeile mit der Nummer 2i-l des formatangepaßten Bilds α-j_nt umgesetzt. Die geradzahligen Zeilen 2i des nachfolgenden Halbbilds ßint entsprechen jeweils den Zeilen i des Vollbilds
B. Man erkennt, daß im Sonderfall der Spreizung um den Faktor 2 beim Übergang von den progressiven Bildern A, B, r, Δ keine neuen Zeilen erzeugt werden müssen, stattdessen wird lediglich das Resultat der Progressivinterpolation gleichsam „übernommen". Das Ergebnis ist ein gespreiztes Bild mit vier schwarzen Zeilen 3, 4, 5 und 6. Artefakte wie die Zeile 7 des Bilds 44 in Fig. 4 treten nicht auf, der Kontrast an den Kanten des Balkens ist genauso hoch wie beim ungespreizten Bild. Die Bildqualität ist daher deutlich verbessert.
Es wird nun der allgemeine Fall behandelt, daß ein m+1 Zei- len breiter Abschnitt eines ursprünglichen Vollbildes in n+1 Zeilen eines formatangepaßten Bildes umgewandelt werden soll. Anzupassender und angepaßter Abschnitt beginnen jeweils bei den Zeilen mit den Nummern mQ bzw. n0. Sobald die
Steuerschaltung 21 (Fig. 2) das H-Synchronisationssignal für die Zeile Ώ.Q empfängt, adressiert sie den Zwischenspeicher 20, so daß dieser die gespeicherten Zeilensignale, darunter das der Zeile mg, an die Multiplizierschaltungen
22, 23 ausgibt. Angenommen, das Signal der Zeile mg werde an die Multiplizierschaltung 22 ausgegeben. Dann legt gleichzeitig die Steuerschaltung 21 an den zweiten Eingang der Multiplizierschaltung 22 ein Faktorsignal a mit dem Wert 1 an, so daß dies das auf dem ersten Eingang empfangene Bildzeilensignal unverändert durchläßt. Die zweite Mul- tiplizierschaltung 23 erhält an ihrem zweiten Eingang ein
Faktorsignal (l-a)=0. Ihr Ausgangssignal ist daher 0, unabhängig davon, zu welcher Zeile das an ihrem ersten Eingang anliegende Zeilensignal gehört. Die Addierschaltung 24 gibt daher das der Zeile mg des ursprünglichen Bildes entspre- chende Zeilensignal unverändert als Zeilensignal der Zeile no des angepaßten Bildes aus.
Das nächste H-Synchronisationssignal, das die Steuerschaltung 21 erhält, ist das für die Zeile ng+2. Die Steuer- Schaltung berechnet daraus die Zeilenlage μ2 = g + 2 m/n und zerlegt die erhaltene Zeilenlage in die nächstkleinere ganze Zahl μ2 ~ und einen Restbetrag a zwischen 0 und 1.
Gleichzeitig adressiert sie den Zwischenspeicher 20, in dem nun die Bildzeilen mit den Nummern μ2~ und μ2~+l des anzupassenden ursprünglichen Bilds gespeichert sind. Die Zeile μ2 ~ wird an die Multiplizierschaltung 23, die Zeile μ2~+l an die Multiplizierschaltung 22 ausgegeben. An den zweiten Eingang der Multiplizierschaltungen legt die Steuerschal- tung Faktorsignale a entsprechend dem ermittelten Restbetrag bzw. (1-a) an. Auf diese Weise wird am Ausgang der Additionsschaltung 24 ein interpoliertes Zeilensignal des formatangepaßten Bildes erhalten, das einen gewichteten Mittelwert aus den Zeilensignalen μ2 ~ und μ2~+l darstellt, bei dem die Eingangsbildzeile μ2 ~ (bzw. μ2 ~+l ) um so höher bewertet ist, je geringer die Differenz zwischen der berechneten (rationalen) Zeilenlage μ und der (ganzzahligen) Nummer der Zeile ist. Allgemein wird für jede Zeile ng+i mit 0 < i < n des formatangepaßten Bildes die Zeilenlage
μ-j_ = XÜQ + i m/n
berechnet, in einen ganzzahligen Anteil μ-j_ und einen Rest a zerlegt und in der oben beschriebenen Weise zum Steuern der Erzeugung von interpolierten Zeilen verwendet.
Wenn das formatangepaßte Bild in Form von zwei Halbbildern mit einer Wiederholrate von 100 bzw. 120 Hz erzeugt wird, werden in einem ersten Durchgang jeweils die Zeilen n0 , ng+2, ... aus einem der progressiven Bilder A, B, T, Δ und im anderen die Zeilen ng+1, ng+3, ... aus dem darauffolgenden progressiven Bild, d.h. dem Bild B, T , Δ bzw. dem Bild A des nachfolgenden Arbeitstakts erzeugt. Wenn das for- matangepaßte Bild hingegen als progressives Bild erzeugt wird, wird die Verarbeitung entsprechend für aufeinanderfolgende Zeilen ng, ng+1, n0+2, ... ein und desselben progressiven Bilds vorgenommen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist selbstverständlich auch zur Formatanpassung von 50- oder 60-Hz- Videosignalen ohne vorherige Frequenzverdopplung geeignet. In diesem Fall werden in jedem Arbeitstakt des Systems zwei progressive Bilder A, B direkt aus den Halbbildern A, B durch Medianfiltertechniken oder andere Interpolationsverfahren erzeugt und die oben für die Bilder A, B, F, Δ beschriebene Verarbeitung an diesen durchgeführt .
Dasselbe Verfahren erlaubt auch eine Bildverkleinerung (m > n) , bei der nicht zwangsläufig alle Zeilen des ursprünglichen Bildes berücksichtigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird meist in Verbindung mit einem Stauchen oder Strecken bzw. Interpolieren der Zeilensignale gemäß demselben Formatanpassungsfaktor (n/m) eingesetzt. Diese horizontale Formatanpassung ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird hier nicht detailliert beschrieben. Eine Schaltung, die diese Anpassung durchführt, kann an jeder geeigneten Steile in den Bildsignalverarbei- tungsweg der in Fig. 1 gezeigten Schaltung eingefügt sein.
Abschließend wird noch kurz dem besseren Verständnis wegen auf den in Fachkreisen gängigen Begriff „progressives Bild", wie er in der vorstehenden Beschreibung verwendet worden ist, eingegangen. Bei einem progressiven Bild erfolgt der Bildaufbau durch unmittelbar aufeinanderfolgende Bildzeilen, also 1, 2, 3, 4 usw., während beim sogenannten „interlaced Bild" der Bildaufbau durch ineinanderverschach- telte Teilbilder, vorzugsweise Halbbilder, erfolgt. Zunächst wird ein erstes Halbbild mit den Bildzeilen 1, 3, 5, 7 usw. und anschließend ein zweites Halbbild mit den Bildzeilen 2, 4, 6, 8 usw. erzeugt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Formatanpassung eines Fernseh- oder Videobildes mit den Schritten - für jede Zeile des formatangepaßten Bildes ( j_nt, ßint' •••) Bestimmen der dieser Zeile entsprechenden Zeilenlage im formatanzupassenden Bild (A, B, T, Δ) anhand eines Formatanpassungsfaktors (m/n) ,
Erzeugen jeder Zeile des formatangepaßten Bildes (»int' ßint' •••) anhand von der berechneten Zeilenlage benachbarten Zeilen des formatanzupassenden Bildes (A, B, r, Δ), dadurch gekennzeichnet, daß das formatanzupassende Bild (A, B, T, Δ) ein progressives Fernseh- oder Videobild ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt des Erzeugens des progressiven Bilds (A, B, r, Δ) aus zwei zeilenverkämmten Halbbildern (α, ß, γ, δ) .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem, wenn die berechnete Zeilenlage einer Zeile des formatangepaßten Bilds (ctint' ßint' •••) nicht ganzzahlig ist, zum Erzeugen dieser Zeile die Zeilen des formatanzupassenden Bilds (A, B, r, Δ) mit der berechneten Zeilenlage unmittelbar voran- gehender bzw. nachfolgender Nummer verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , bei dem jeder Punkt einer Zeile des formatangepaßten Bilds (cint, ßint' •••) durch Mittelwertbildung anhand der über oder un- ter diesem Punkt liegenden Punkte der benachbarten Zeilen des formatanzupassenden Bildes (A, B, F, Δ) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert entsprechend dem Abstand (a, 1-a) der be- nachbarten Zeilen von der berechneten Zeilenlage gewichtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das formatangepaßte Bild eines von zwei zeilenverkämmten Halbbildern (α-j_nt, ßint' •••) ist' deren Frequenz gleich der der formatanzupassenden Halbbilder (α, ß, γ, δ) ist.
7. Vorrichtung zur Formatanpassung eines Fernseh- oder Videobildes, mit einem Zwischenspeicher (20) zum Speichern einer Mehrzahl von Zeilen eines formatanzupassenden Bildes (A, B, F, Δ) , der mehrere Ausgänge zum gemeinsamen Ausgeben jeweils einer Bildzeile des formatanzupassenden Bildes (A, B, T , Δ) auf- weist, einer Mehrzahl von Multiplizierschaltungen (22, 23) mit einem ersten Eingang, der an jeweils einen Ausgang des Zwischenspeichers (20) angeschlossen ist, und einem zweiten Eingang, einer Steuerschaltung (21) , die den Zwischenspeicher (20) adressiert, um die an den mehreren Ausgängen auszugebenden Bildzeilen auszuwählen, und an die zweiten Eingänge der Multiplizierschaltungen (22, 23) angelegte Faktorsignale (a, 1-a) anhand eines Formatanpassungsfaktors (n/m) regelt, und einer Additionsschaltung (24) , die die Ausgangssignale der Multiplizierschaltungen (22, 23) zu einer Bildzeile des formatangepaßten Bildes (α-Ln , ßint, ...) zusammenfügt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Zwischenspeicher (20) zwei getrennte Eingänge zum Empfang von Zeilen eines ersten bzw. eines zweiten Halbbildes aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der der Zwi- schenspeicher (20) Speicherplatz für zwei Bildzeilen und zwei Ausgänge aufweist.
PCT/DE1998/002745 1997-09-24 1998-09-16 Vorrichtung und verfahren zur formatanpassung von fernseh- und/oder videobildern WO1999016241A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997142183 DE19742183A1 (de) 1997-09-24 1997-09-24 Vorrichtung und Verfahren zur Formatanpassung von Fernseh- und/oder Videobildern
DE19742183.0 1997-09-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999016241A1 true WO1999016241A1 (de) 1999-04-01

Family

ID=7843494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1998/002745 WO1999016241A1 (de) 1997-09-24 1998-09-16 Vorrichtung und verfahren zur formatanpassung von fernseh- und/oder videobildern

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19742183A1 (de)
WO (1) WO1999016241A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4866520A (en) * 1987-03-04 1989-09-12 Hitachi, Ltd. Video system for displaying lower resolution video signals on higher resolution video monitors
EP0474287A1 (de) * 1990-09-03 1992-03-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Verfahren und Anordnung zum Verarbeiten eines Bildsignals
EP0595323A2 (de) * 1992-10-30 1994-05-04 Sony Corporation Abwärtskompatibles Videosystem
EP0751682A2 (de) * 1995-06-30 1997-01-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Einrichtung zur Abtastumsetzung mit verbesserter vertikaler Auflösung und Vorrichtung zur Flimmerreduzierung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4866520A (en) * 1987-03-04 1989-09-12 Hitachi, Ltd. Video system for displaying lower resolution video signals on higher resolution video monitors
EP0474287A1 (de) * 1990-09-03 1992-03-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Verfahren und Anordnung zum Verarbeiten eines Bildsignals
EP0595323A2 (de) * 1992-10-30 1994-05-04 Sony Corporation Abwärtskompatibles Videosystem
EP0751682A2 (de) * 1995-06-30 1997-01-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Einrichtung zur Abtastumsetzung mit verbesserter vertikaler Auflösung und Vorrichtung zur Flimmerreduzierung

Also Published As

Publication number Publication date
DE19742183A1 (de) 1999-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68915912T2 (de) Videosignalerzeugung als Zeitlupenaufnahme.
DE69028772T2 (de) Vorrichtung zur Ableitung eines kompatiblen Zeilensprungfernsehsignals mit geringer Auflösung und anderen Komponenten eines hochauflösenden Zeilensprungfernsehsignals sowie Vorrichtung zur Wiederherstellung des Originalsignals
DE2937282C2 (de)
DE3233882C2 (de)
DE3786585T2 (de) Schaltung zur Verarbeitung eines Videosignals mit Bewegungsadaptation.
EP0445336B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion des Kantenflackerns eines Fernsehbildes
DE3720163C2 (de) Verfahren und Anordnung zum Einfrieren eines Fernsehbildes
DE3241951C2 (de)
DE3134703A1 (de) Flimmern verhindernde schaltung
DE3330570A1 (de) Doppelabtastender zeilensprungfreier fernsehempfaenger
DE69120770T2 (de) Fortlaufendes Fernsehen für Mehrfarbnormen
DE69114795T2 (de) Bewegungskompensierte Bildfrequenzumwandlung.
DE69206833T2 (de) Gerät mit progressiver Abtastung zur Erzeugung von Fernseh-Spezialeffekten und zugehörendes Verfahren
EP1125428B1 (de) Schaltung zur wandlung einer bildrate
DE3853385T2 (de) Fernsehübertragungssystem.
EP0596561B1 (de) Anordnung zur Verdopplung der Teilbildfrequenz eines Bildsignals
EP0753972B1 (de) Verfahren zur Zwischenbild-Interpolation von Farbdifferenzsignalen sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE69121454T2 (de) Fernsehsignalumwandler
EP0739130B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Bild-im-Bild-Einblendung
WO1999016241A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur formatanpassung von fernseh- und/oder videobildern
EP0705031B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordung zur Flimmerreduktion für ein Gerät zur Videosignalverarbeitung
DE4414173C1 (de) Verfahren zur Umsetzung einer Bildfolge von Halbbildern mit Zeilensprung auf eine Bildfolge von zeilensprungfreien Bildern und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
EP0860079B1 (de) Schaltungsanordnung zum überblenden zwischen bildfolgen
DE69015676T2 (de) Einrichtung zur Umwandlung der Bildfrequenz für einen HDTV-Fernsehempfänger und Verfahren zur Bewegungsdetektion in einem kodierten Fernsehbild.
DE69310635T2 (de) Verfahren und Apparat zur Verdoppelung der vertikalen und horizontalen Frequenz eines Videosignals

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: KR

122 Ep: pct application non-entry in european phase