DE4237225A1 - Anordnung zur Verdopplung der Teilbildfrequenz eines Bildsignals - Google Patents
Anordnung zur Verdopplung der Teilbildfrequenz eines BildsignalsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Konvertierung eines Original-
Bildsignals, das als eine Folge von Vollbildern, von denen sich jedes aus
zwei im Zeilensprungverfahren generierten Teilbildern zusammensetzt, in
ein konvertiertes Bildsignal, das gegenüber dem Original-Bildsignal eine
doppelte Teilbild-Frequenz aufweist.
Bei der Konvertierung eines Bildsignals in ein solches konvertiertes
Bildsignal, das gegenüber dem ursprünglichen Bildsignal eine doppelte
Teilbildfrequenz aufweist, besteht das Problem, daß jedes zweite Teilbild
des konvertierten Bildsignals neu erzeugt werden muß, da zeitlich und
auch bezüglich der Bildinformation kein entsprechendes Teilbild des
Original-Bildsignals zur Verfügung steht.
Bei einfachen Anordnungen zur Verdoppelung der Teilbildfrequenz wird
daher jedes zweite Teilbild verdoppelt. Hierbei wird ein bewegtes Objekt
in den Teilbildern des konvertierten Bildsignals zweimal in derselben
Position abgebildet, bevor es in den beiden darauffolgenden Teilbilder
zur nächsten Position springt. Da das menschliche Auge diesen
Sprüngen nicht folgen kann, fällt es auf die mittlere Bewegungs
geschwindigkeit ein und nimmt ein bewegtes Objekt von Teilbild zu
Teilbild an jeweils verschiedenen Positionen wahr. Dadurch entsteht eine
Doppelstruktur und Bewegungsunschärfe.
Daher ist bei anderen Anordnungen zur Teilbildverdoppelung eines
Bildsignals eine Bewegungskompensation vorgesehen, mittels welcher
die Bewegung zwischen zwei Teilbildern des Original-Bildsignals ermittelt
wird, so daß in zeitlich dazwischen zu generierenden Teilbildern des
konvertierten Bildsignals die Bewegung berücksichtigt werden kann und
eine entsprechende Interpolation vorgenommen werden kann. Bei der
artigen Anordnungen besteht jedoch weiterhin das Problem, daß zusätz
lich ein gegebenenfalls vorhandenes Rauschen reduziert werden soll und
daß das trotz der Verdoppelung der Teilbild-Frequenz bei Bildsignalen,
die im Zeilensprungverfahren generiert sind, das immer noch auftretende
Zeilenflimmern reduziert werden soll. Nach dem Stande der Technik sind
nur Anordnungen bekannt, bei denen eine Bewegungskompensation
entweder mit einer Rauschreduktion oder mit einer Zeilenflimmer
reduktion kombiniert ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, welche bei
der Konvertierung des Bildsignals in ein konvertiertes Bildsignal mit
doppelter Teilbildfrequenz die Bewegung des Bildinhaltes bei der
Generierung der kompensierten Teilbilder berücksichtigt wird und welche
außerdem eine Rauschreduktion des Bildsignals und eine Zeilenflimmer
reduktion gestattet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Ver
doppelung der Teilbild-Frequenz eine Speicher-Anordnung vorgesehen
ist, der eine Anordnung zur Bewegungskompensation nachgeschaltet ist,
deren Ausgangssignal auf eine Anordnung zur Rauschreduktion
geschaltet ist, daß eine Anordnung zur Zeilenflimmerreduktion vorge
sehen ist, der die Ausgangssignale der Anordnung zur Rauschreduktion
und der Anordnung zur Bewegungskompensation zugeführt werden, und
daß das konvertierte Bildsignal in Abhängigkeit der zeitlichen Lage eines
zu generierenden Teilbildes des konvertierten Bildsignals aus dem Aus
gangssignal der Anordnung zur Rauschreduktion, der Anordnung zur
Zeilenflimmerreduktion oder der Anordnung zur Bewegungskompensation
gewonnen wird.
Die reine Verdoppelung der Teilbild-Frequenz wird mittels einer Speicher
anordnung vorgenommen. Dadurch werden die Teilbilder des Original-
Bildsignals in doppelter Frequenz wiederholt, so daß eine doppelte
Teilbild-Frequenz entsteht. Dieses Signal weist jedoch noch die oben
erläuterten Fehler auf.
Daher ist eine Anordnung zur Bewegungskompensation vorgesehen,
welche Bewegungen im Original-Bildsignal ermittelt und anhand der
bekannten Bewegungen eine Kompensation dieser Bewegung in den neu
zu generierenden Teilbildern des kompensierten Signals erlaubt.
Der Anordnung zur Bewegungskompensation ist eine Anordnung zur
Rauschreduktion geschaltet, welche in an sich bekannter Weise zur
Rauschreduktion die Daten zweier aufeinanderfolgender Teilbilder mit
einander verknüpft.
Ferner ist eine Anordnung zur Zeilenflimmerreduktion vorgesehen, der
die Ausgangssignale der Anordnung zur Bewegungskompensation und
die Ausgangssignale der Anordnung zur Rauschreduktion zugeführt
werden.
Das Ausgangssignal der Anordnung, also das konvertierte Bildsignal mit
der doppelten Teilbild-Frequenz, wird in Abhängigkeit der zeitlichen Lage
eines zu generierenden Teilbildes des konvertierten Bildsignals aus dem
Ausgangssignal einer der drei genannten Anordnungen gewonnen.
Dieser Wechsel zwischen den Ausgangssignalen der Anordnungen ist
vorteilhaft, da je nach zeitlicher Lage der Teilbilder des konvertierten
Bildsignals verschiedene Fehler auftreten. Bei einigen Teilbildern ist eine
Bewegungskompensation erforderlich, da sie zeitlich zwischen zwei
Teilbildern des Original-Bildsignals fallen. Bei solchen Teilbildern. Die
zeitlich mit Bildern des Original-Bildsignals zusammenfallen, ist dies nicht
erforderlich. Die Zeilenflimmerreduktion wiederum ist nur bei solchen
Teilbildern erforderlich, die infolge des Zeilensprung-Verfahrens nicht die
richtige vertikale Position haben, verglichen mit den Teilbildern des
Original-Bildsignals, aus denen sie generiert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung bietet also eine Kombination der
Bewegungskonvensation mit der Zeilenfilmmerreduktion und der
Rauschreduktion.
Eine Ausgestaltung für die Anordnung sieht vor, daß das Original-Bild
signal in einen ersten Teilbildspeicher eingelesen wird, aus dem es mit
doppelter Frequenz ausgelesen wird, wobei jedes Teilbild zweimal
hintereinander ausgelesen wird, und daß ein zweiter Teilbildspeicher
vorgesehen ist, in den jedes aus dem ersten Teilbildspeicher zum
zweiten Mal ausgelesene Teilbild nach Durchlaufen der Anordnung zur
Rauschreduktion eingelesen wird.
Der erste Teilbildspeicher dient also zur Verdoppelung der Teilbild
frequenz. Jedes in diesen Speicher eingelesene Teilbild wird zweimal
hintereinander ausgelesen. Ein zweiter Teilbildspeicher arbeitet bereits
eingangsseitig mit dieser doppelten Teilbild-Frequenz, da in diesen jedes
Teilbild, das aus dem ersten Teilbildspeicher zum zweiten Mal ausge
lesen wurde und daß die Anordnung zur Rauschreduktion durchlaufen
hat, eingelesen wird. Nach dem Einlesen steht dieses rauschreduzierte
Teilbild ausgangsseitig am zweiten Teilbildspeicher zur Verfügung.
Damit stehende Anordnung zur Bewegungskompensation an den
Ausgängen der beiden Teilbildspeicher zwei Teilbilder des Original-Bild
signals, jedoch mit verdoppelter Teilbild-Frequenz, zur Verfügung. Eines
dieser Teilbilder ist bereits rauschreduziert, was der Anordnung zur
Bewegungskompensation die Ermittlung der Bewegung vereinfacht.
Wie nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist,
kann den beiden Teilbildspeichern ein Zeilenspeicher nachgeschaltet
sein, welche eine Bildzeile eines der Ausgangssignale der beiden Teil
bilder zwischenspeichert. Damit ist für eines der Teilbilder zeitlich parallel
eine Information zweier aufeinanderfolgender Bildzeilen vorhanden, was
für die nachgeschaltete Zeilenflimmer-Reduktion von Vorteil ist.
Die Anordnung zur Zeilenflimmer-Reduktion kann, wie nach einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, vorteilhalft als
Medianfilter ausgelegt sein, welches ausgangsseitig dasjenige Eingangs
signal zur Verfügung stellt, das den mittleren Amplitudenwert der
Eingangssignale aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Anordnung zur Bewegungskompensation die Ausgangssignale der
beiden Teilbildspeicher und des Zeilenspeichers zugeführt werden, und
daß die Anordnung zur Bewegungskompensation aus den beiden aus
den Teilbildspeichern ausgelesenen, aufeinanderfolgenden Teilbildern des
Original-Bildsignals einen Bewegungsvektor ermittelt, der für eine Gruppe
von Bildpunkten dieser Teilbilder deren Bewegung zwischen den beiden
Teilbildern angibt.
Dieser Bewegungsvektor kann dazu eingesetzt werden, in denjenigen
Teilbildern des konvertierten Teilbildsignals eine Bewegungskompensa
tion vorzunehmen, die zeitlich zwischen zwei Teilbilder des Original-
Bildsignals fallen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht für die Anordnung vor,
daß diese zu zwei Teilbildern eines Vollbildes des Original-Bildsignals
eine korrespondierende Sequenz von vier Teilbildern (A1100, B1⁻100, B1*100
B1⁺100) des konvertierten Bildsignals generiert, wobei das erste Teilbild
(A1100) der Sequenz aus dem Ausgangssignal der Anordnung zur
Rauschreduktion, das zweite und dritte Teilbild (B1⁻100, B1*100) der
Sequenz aus dem Ausgangssignal zur Zeilenflimmerreduktion und das
vierte Teilbild (B1⁺100) der Sequenz aus der Anordnung zur Bewegungs
kompensation gewonnen wird.
Infolge der verdoppelten Teilbild-Frequenz des konvertierten Bildsignals
müssen in einem zeitlichen Bereich, in dem zwei Teilbilder des Original-
Bildsignals vorliegen, vier Teilbilder des konvertierten Bildsignals erzeugt
werden. Im folgenden werden diese zwei Teilbilder des Original-Bild
signals und die vier Teilbilder der entsprechenden Sequenz des
konvertierten Bildsignals als korrespondierende Teilbilder bzw.
korrespondierende Sequenz bezeichnet.
Das erste Teilbild der Sequenz wird aus dem Ausgangssignal der
Anordnung zur Rauschreduktion gewonnen. Dies ist möglich, da dieses
erste Teilbild der Sequenz gegenüber dem ersten korrespondierenden
Teilbild des Original-Bildsignals zeitlich und örtlich die richtige Lage hat
und lediglich eine Rauschreduktion vorgenommen werden muß.
Das zweite und dritte Teilbild der Sequenz wird aus dem Ausgangssignal
zur Zeilenflimmerreduktion gewonnen, da für diese beiden Teilbilder
beide Teilbilder des Original-Bildsignals herangezogen werden müssen,
von denen zumindest jeweils eines nicht die richtige zeitliche Lage hat
und infolge des angewandten Zeilensprungverfahrens auch nicht die
richtige vertikale Position hat.
Das Signal für das vierte Teilbild der Sequenz wird aus der Anordnung
zur Bewegungskompensation gewonnen, da dieses Signal nur durch
Anwendung der Bewegungskompensation aus dem zweiten korrespon
dierenden Teilbild des Original-Bildsignals gewonnen werden kann.
In den weiteren Unteransprüchen ist angegeben, wie die Anordnung
vorteilhafterweise die vier Teilbilder zur Sequenz des konvertierten Bild
signals aus dem korrespondierenden beiden Teilbildes des Original-
Bildsignals generiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur
Konvertierung eines Original-Bildsignals in ein konvertiertes Bildsignal mit
doppelter Teilbild-Frequenz,
Fig. 2 eine Tabelle der in die Speicheranordnung gemäß Fig. 1 ein- bzw.
ausgelesenen Teilbilder,
Fig. 3 ein Schema, nach dem die Anordnung gemäß Fig. 1 das erste
Teilbild einer Sequenz des konvertierten Bildsignals generiert,
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 für das zweite Teilbild der
Sequenz,
Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 für das dritte Teilbild der
Sequenz, und
Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 für das vierte Teilbild der
Sequenz.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung, die
eine Verdoppelung der Teilbild-Frequenz eines Original-Bildsignals
gestattet und so ein konvertiertes Bildsignal generiert, wobei dieses
generierte Bildsignal rauschreduziert ist, und die für die Teilbilder
erfordlichenfalls eine Zeilenflimmerreduktion und eine Bewegungs
kompensation vornimmt.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 gliedert sich in zwei Blöcke, von denen der
erste Block das ihm zugeführte Luminanzsignal Y50 des Original-Bild
signals bearbeitet und der zweite Block das ihm zugeführte Chroma
signal C50 des Original-Bildsignals. In dem in der Fig. 1 dargestellten
Beispiel wird das Chromasignal lediglich bezüglich seiner Frequenz
verdoppelt. Die besondere Vorgehensweise mit Rauschreduktion und
Zeilenflimmerreduktion wird in dem Beispiel gemäß Fig. 1 nur für das
Luminanzsignal vorgenommen. Es ist jedoch auch möglich, diese
Maßnahmen sowohl für das Luminanzsignal wie auch für das Chroma
signal vorzunehmen.
Der Luminanzsignalanteil Y50 des Original-Bildsignals gelangt in der
Anordnung gemäß Fig. 1 auf einen ersten Teilbildspeicher 1, mittels
welchem die Teilbild-Frequenz dieses Signals verdoppelt wird. Jedes in
den Teilbildspeicher 1 eingelesene Teilbild des Original-Bildsignals wird
anschließend zweimal ausgelesen. Dieses Auslesen geschieht mit
doppelter Frequenz. Damit wird bereits eine einfache Verdoppelung der
Teilbild-Frequenz vorgenommen. Das Ausgangssignal dieses Teilbild
speichers ist jedoch zur Darstellung auf einem Bildschirm nur unter
Inkaufnahme von Bewegungsstörungen und Zeilenflimmern geeignet.
Es ist ferner ein zweiter Teilbildspeicher 2 vorgesehen, dem eingangs
seitig noch zu erläuternde Teilbild-Signale zugeführt werden, die bereits
die doppelte Teilbild-Frequenz aufweisen. Damit stehen an den
Ausgängen der beiden Teilbildspeicher 1 und 2 parallel die Signale
zweier aufeinanderfolgender Teilbilder des Original-Bildsignals zur
Verfügung, die bezüglich ihrer Teilbild-Frequenz bereits verdoppelt sind.
Den beiden Teilbildspeichern 1 und 2 ist ein Multiplexer 3 nachge
schaltet, der es gestattet, alternativ eines der Ausgangssignale der Teil
bildspeicher 1 und 2 auf einen Zeilenspeicher 4 zu schalten. Über den
Multiplexer 3 gelangen die Ausgangssignale beider Teilbildspeicher 1
und 2 an eine Anordnung 5 zur Bewegungskompensation. Der
Anordnung 5 werden also die Signale der beiden Teilbildspeicher 1
und 2 und damit zweier aufeinanderfolgender, in ihrer Teilbildfrequenz
bereits verdoppelter Teilbilder des Original-Bildsignals zugeführt. Durch
den Einsatz des Zeilenspeichers 4 stehen für eines der beiden Teilbild
signale gleichzeitig die Werte zweier Bildpunkte gleicher Zeilenposition
von aufeinanderfolgenden Bildzeilen zur Verfügung.
Die Anordnung 5 zur Bewegungskompensation ermittelt aus den beiden
ihr zugeführten Teilbildern eine Bewegung, die in den Bildinhalten
zwischen diesen beiden Teilbildern vorliegt. Vorteilhafterweise wird für
eine Gruppe von Bildpunkten aus dieser ermittelten Bewegung ein
Bewegungsvektor gewonnen, der die Bewegung zwischen den beiden
Teilbildern für eine Gruppe von Bildpunkten angibt. Die Anordnung 5 zur
Bewegungskompensation kann diese Bewegung sowohl in horizontaler
wie auch in vertikaler Richtung, d. h. also in Zeilenrichtung wie auch in
Richtung senkrecht zu den Zeilen ermitteln. Es kann jedoch auch
ausschließlich eine Ermittlung der Bewegung in Zeilenrichtung vorge
nommen werden, die im Schaltungsaufbau sehr viel einfacher zu
realisieren ist und auch gute Ergebnisse liefert.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 weist ferner eine Anordnung 6 zur
Rauschreduktion auf. Diese Anordnung 6 arbeitet in an sich bekannter
Weise, in dem sie die Signale von Bildpunkten jeweils gleicher Lage
aufeinanderfolgender Teilbilder miteinander kombiniert. Diese Signale
werden der Anordnung 6 von der Anordnung 5 zugeführt. Da die
Anordnung 5 bereits den entsprechenden Bewegungsvektor ermittelt hat,
kann in der Anordnung 6 die Rauschreduktion bereits mit bewegungs
kompensierten Signalen vorgenommen werden.
Das Ausgangssignal der Anordnung 6 zur Rauschreduktion gelangt auf
den Eingang des zweiten Teilbildspeichers 2, auf einen Eingang einer
Anordnung 7 zur Zeilenflimmerreduktion und auf einen ersten Eingang
eines Multiplexers 8. In den Teilbildspeicher 2 wird damit eingangsseitig
ein bereits rauschreduziertes Signal eingelesen, das demjenigen Teilbild
entspricht, das aus dem ersten Teilbildspeicher 1 bereits zum zweiten
Mal ausgelesen wird.
Der Anordnung zur Zeilenflimmer-Reduktion 7, die beispielsweise als
Medianfilter ausgelegt sein kann, welches aus dem ihm zugeführten
Signal jeweils dasjenige mit dem mittleren Amplituden-Momentanwert
auswählt, wird außer dem Ausgangssignal der Anordnung 6 auch noch
das Ausgangssignal der Anordnung 5 zur Bewegungskompensation
zugeführt, da dieses Ausgangssignal auch dasjenige bewegungs
kompensierte Ausgangssignal des Zeilenspeichers 4 enthält. Dieses ist
erforderlich, da für die Zeilenflimmer-Reduktion eine vertikale Interpola
tion vorgenommen werden muß und somit die Signale korrespondieren
der Bildpunkte, d. h. also Bildpunkte gleicher Lage in ihrer Zeile, aus
zwei Zeilen vorliegen müssen.
Die Anordnung 7 zur Zeilenflimmer-Reduktion erhält außer diesen
Signalen zweier aufeinanderfolgender Bildzeilen eines Teilbildes aus der
Anordnung 6 das Signal eines anderen Teilbildes. In noch näher zu
erläuterender Weise wird aus diesen Signalen eine Medianfilterung
vorgenommen, die zu einer Zeilenflimmer-Reduktion führt.
Das Ausgangssignal der Anordnung 7 zur Zeilenflimmer-Reduktion wird
einem zweiten Eingang des Multiplexers 8 zugeführt. Ein dritter Eingang
des Multiplexers 8 ist mit dem Ausgangssignal der Anordnung 5 zur
Rauschreduktion beaufschlagt.
Der Multiplexer 8 liefert ausgangsseitig das Luminanzsignal Y100, das das
konvertierte Bildsignal darstellt und daß gegenüber dem Eingangs
signal Y50 eine verdoppelte Teilbild-Frequenz aufweist. Der Multiplexer 8
wird je nach zu generierenden Teilbild in noch zu erläuternder Weise
zwischen seinen drei Eingängen umgeschaltet.
Die Fig. 1 zeigt ferner einen Schaltungsblock 9, in dem eine Ver
doppelung der Teilbild-Frequenz des Farbsignal-Anteils C50 des Original-
Bildsignals vorgenommen wird. Dies kann in gleicher Weise geschehen
wie für das Luminanzsignal, es kann jedoch auch ausschließlich einer
Verdoppelung der Teilbild-Frequenz vorgenommen werden. Die Einheit 9
liefert ausgangsseitig den Farbsignalanteil des konvertierten Bildsignals.
Fig. 2 zeigt eine Tabelle, in der schematisch angedeutet ist, welche
Teilbilder in die Teilbildspeicher 1 und 2 der Darstellung gemäß Fig. 1
eingelesen werden bzw. aus diesen ausgelesen werden.
Zwei aufeinanderfolgende Teilbilder des Original-Bildsignals sind in
unveränderter Form z. B. als A1, B1 und A2, B2 etc. gekennzeichnet.
Zwei Teilbilder mit gleicher Bezifferung gehören dabei zu einem Vollbild.
Die beiden Teilbilder sind im Zeilensprungverfahren generiert.
Wie die Tabelle gemäß Fig. 2 zeigt, werden beispielsweise zwei Teil
bilder A1 und B1 eines Vollbildes des Original-Bildsignals in den Teil
bilderspeicher 1, gemäß Fig. 1, der in Fig. 2 mit FM1 bezeichnet ist,
eingelesen. Jedes dieser beiden Teilbilder wird nachfolgend aus dem
Teilbildspeicher 1 zweimal ausgelesen, wobei dieses Auslesen mit
doppelter Frequenz erfolgt, so daß die Teilbild-Frequenz dieser Bilder
bereits verdoppelt ist.
Wird ein Teilbild zum zweiten Mal aus dem ersten Teilbildspeicher 1
ausgelesen, so gelangt dieses Signal, nachdem es die Anordnung 5 und
die Anordnung 6 gemäß Fig. 1 durchlaufen hat, an den Eingang des
Teilbildspeichers 2, der in der Tabelle gemäß Fig. 2 mit FM2 bezeichnet
ist. Beim nächsten Auslesevorgang der Teilbilderspeicher 1 und 2 stehen
dabei an deren Ausgängen jeweils zwei Teilbilder zur Verfügung, die in
ihrer Teilbild-Frequenz bereits verdoppelt sind. Da eines der Teilbilder,
nämlich dasjenige, das in den Teilbilderspeicher 2 eingelesen wurde,
bereits die Rauschreduktion durchlaufen hat, ist dieses bereits rausch
reduziert, was in der Darstellung der Tabelle gemäß Fig. 2 mit den
Indices NR gekennzeichnet ist.
Im Ergebnis stehen an den Ausgängen der Teilbildspeicher 1 und 2 der
Darstellung gemäß Fig. 1 zwei Teilbilder zur Verfügung, die aus dem
Original-Bildsignal hervorgehen, die jedoch bereits verdoppelte Teilbild-
Frequenz aufweisen.
Im folgenden soll anhand der Fig. 3 bis 6 näher erläutert werden, wie
die vier Teilbilder A1100, B1⁻100, B1*100 und B1⁺100 des Ausgangs
signals Y100 entsprechend der Tabelle gemäß Fig. 2, die die Ausgangs
signale des Multiplexers 8 der Darstellung gemäß Fig. 1 sind, gewonnen
werden. Diese vier Teilbilder werden im folgenden als zu einer Sequenz
zugehörig bezeichnet. Zu dieser Sequenz korrespondiert ein Vollbild des
Original-Bildsignals, bzw. zwei Teilbilder dieses Signals, nämlich die
Teilbilder A1 und B1. Im folgenden werden die vier Teilbilder der
Sequenz als korrespondierend mit diesen vier Teilbildern des Original-
Bildsignals bezeichnet.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung oberhalb einer
gestrichelten Linie zwei Teilbilder B⌀NR und A1 des Original-Bildsignals,
wie sie aus den beiden Teilbildspeichern 1 und 2 der Darstellung gemäß
Fig. 1 ausgelesen werden. Unterhalb der gestrichelten Linie ist ein Teil
bild A1100 dargestellt, das das erste Teilbild einer Sequenz des
konvertierten Bildsignals darstellt. Dieses Signal des Teilbildes A1100 ist
durch die Anordnung gemäß Fig. 1 zu erzeugen.
Dazu wird einerseits das Ausgangssignal des ersten Teilbildspeichers 1
herangezogen, aus dem das Teilbild A1 des Original-Bildsignals (mit
verdoppelter Teilbild-Frequenz) ausgelesen wird. In den Teilbild
speicher 2 wurde zuvor bereits das Teilbild B⌀ des Original-Bildsignals,
jedoch in rauschreduzierter Form, eingelesen. Dieses Signal steht nun
ausgangsseitig gleichzeitig mit dem Signal A1 als Signal B⌀NR am
Ausgang des zweiten Teilbildspeichers zur Verfügung. Aus diesen beiden
Ausgangssignalen der Teilbildspeicher 1 und 2 wird entsprechend der
schematischen Darstellung in Fig. 3 das erste Teilbild A1100 der Sequenz
gewonnen.
Dieses zu generierende Teilbild A1100 hat gegenüber dem Teilbild A1 des
Original-Bildsignals vertikal und zeitlich die richtige Position. Es muß
daher nur eine Rauschreduktion zugeführt werden, insbesondere ist eine
Zeilenflimmer-Reduktion nicht erforderlich.
Für die Rauschreduktion werden die Ausgangssignale der Teilbild
speicher 1 und 2 herangezogen, wobei es vorteilhaft ist, das Teilbild,
das aus dem Teilbildspeicher 2 ausgelesen wurde, und das gegenüber
dem zu generierenden Teilbild A1100 nicht die richtige zeitliche Position
hat, in seinem Bildinhalt einer Bewegungskompensation zu unterziehen.
Dazu wird der von der Anordnung 5 zur Bewegungskompensation ent
sprechend der Fig. 1 ermittelte Bewegungsvektor herangezogen. Dieser
Bewegungsvektor ist in der Fig. 3 mit vx bezeichnet.
Für einen in der Fig. 3 in dem Teilbild A1100 in dessen Bildzeile 3
gekennzeichneten Bildpunkt wird nun einerseits der Bildpunkt gleicher
Zeilenposition und gleicher Zeilenzahl aus dem Teilbild A1100, wie aus
dem Teilbildspeicher 1 ausgelesen wird, herangezogen. Ferner wird der
um den Bewegungsvektor vx verschobene Bildpunkt des Teilbildes BONR,
wie es aus dem zweiten Teilbildspeicher ausgelesen wird, verwendet.
Dieser Bildpunkt wird der Zeile 4 entnommen. Aus diesen beiden Bild
punkten der beiden Teilbilder wird ein rauschreduziertes Signal
gewonnen. Dafür ist ein Faktor k vorgesehen, der angibt, wie stark die
Rauschreduktion erfolgen soll. Der Bildpunkt aus dem Teilbild A1 wird
mit einem Faktor 1-k und der Bildpunkt aus dem Teilbild B⌀NR mit einem
Faktor k multipliziert. Diese beiden multiplizierten Werte werden addiert
und bilden den Wert des gekennzeichneten Bildpunktes des Teil
bildes A1100.
Wird k klein gewählt, so soll nur eine geringe oder gar keine Rausch
reduktion vorgenommen werden und dieser Bildpunkt wird im wesent
lichen aus dem korrespondierenden Bildpunkt des Teilbildes A1
gewonnen. Mit größerem Faktor k wird zunehmend auch der Wert des
Bildpunktes aus dem Teilbild B⌀NR herangezogen.
Das generierte Teilbild A1100 entspricht also bis auf die vorgenommene
Rauschreduktion dem Teilbild A1 des Original-Bildsignals. ES wird in den
zweiten Teilbildspeicher 2 gemäß Fig. 1 eingelesen und steht für nach
folgend zu generierende Teilbilder in diesem als A1NR zur Verfügung.
Während der Generierung des ersten Teilbildes A1100 ist der Multiplexer 8
entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1 auf seinen ersten Eingang
geschaltet, da hier die Ausgangssignale der Rauschreduktion ent
sprechend der schematischen Darstellung in Fig. 3 als Ausgangssignal
und damit als Signal für das Teilbild A1100 herangezogen werden.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung entsprechend Fig. 3, jedoch für die
Gewinnung des zweiten Teilbildes B1⁻100 der Sequenz.
Dieses zweite Teilbild der Sequenz hat gegenüber den beiden Teilbildern
des Original-Bildsignals weder vertikal noch zeitlich die richtige Position.
Es wird daher eine Bewegungskompensation und eine Zeilenflimmer-
Reduktion vorgenommen.
Zum Zeitpunkt der Generierung dieses zweiten Teilbildes wird aus dem
ersten Teilbildspeicher das Teilbild B1 des Original-Bildsignals und aus
dem zweiten Teilbildspeicher das Teilbild A1 des Original-Bildsignals,
jedoch in rauschreduzierter Form, ausgelesen.
In der Darstellung gemäß Fig. 4 ist für das Teilbild B1⁻100 ein Bildpunkt
der Bildzeile 2 gekennzeichnet. Der Wert dieses Bildpunktes wird durch
Medianfilterung aus drei Werten generiert, wie aus den Teilbildern A1NR
und B1 gewonnen werden.
Der erste dieser Werte wird aus der Bildzeile 3 für denjenigen Bildpunkt
gewonnen, der nach Anwendung des halben Bewegungsvektors (vx·1/2)
verschoben die gleiche Position hat wie der zu generierende Bildpunkt
im Teilbild B1⁻100. Das zweite Eingangssignal des Medianfilters wird aus
dem Bildpunkt gleicher Zeilenposition der Zeile 1 des Teilbildes A1NR
gewonnen. Der Wert dieses Bildpunktes wird außerdem mit einem
Faktor k multipliziert. Ferner wird derjenige Bildpunkt aus der Bildzeile 2
des Teilbildes B1, der nach Anwendung des halben negativen
Bewegungsvektors (-vx·1/2) gleiche Bildzeilenposition hat, wie der zu
generierende Bildpunkt des Teilbildes B1⁻100, mit einem Faktor 1-k multi
pliziert. Diese beiden Werte werden addiert und die Summe bildet das
dritte Eingangssignal für die Medianfilterung. Durch die Medianfilterung
wird aus diesen drei Eingangssignalen dasjenige ausgewählt, das den
mittleren Momentan-Amplitudenwert aufweist. Dieses Signal ist der Wert
des gekennzeichneten Bildpunktes des zweiten Teilbildes B1⁻100 der
Sequenz.
Wie schon die Darstellung gemäß Fig. 4 zeigt, ist für dieses Teilbild eine
Bewegungskompensation für alle Signale erforderlich. Ferner muß eine
Zeilenflimmer-Reduktion vorgenommen werden. Daher wird der Multi
plexer 8 entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1 für die Generierung
der Werte des Teilbildes B1⁻100 auf seinen zweiten Eingang geschaltet,
dem das Ausgangssignal der Anordnung 7 zur Zeilenflimmer-Reduktion
zugeführt wird.
Fig. 5 zeigt ebenfalls eine Darstellung entsprechend den Fig. 3 bzw. 4,
wobei jedoch in der Darstellung gemäß Fig. 5 das dritte Teilbild B1*100
der Sequenz generiert werden soll.
Für die Generierung dieses Teilbildes werden wiederum die beiden
korrespondierenden Teilbilder A1 bzw. B1 des Original-Bildsignals
herangezogen. Aus dem Teilbildspeicher 1 der Darstellung gemäß Fig. 1
wird das Teilbild B1 ausgelesen. Aus dem Teilbildspeicher 2 der
Darstellung gemäß Fig. 1 wird das Teilbild A1 ausgelesen, das bereits
rauschreduziert ist.
Es wird wiederum eine Medianfilterung vorgenommen, da das Ausgangs
teilbild B1 die falsche vertikale Position hat. Das Ausgangsbild A1NR hat
darüber hinaus die falsche zeitliche Position, so daß für dieses Teilbild
auch eine Bewegungskompensation vorgenommen werden muß.
Für die Generierung eines in der Fig. 5 markierten Bildpunktes der
Bildzeile 3 des Teilbildes B1*100 wird eine Medianfilterung aus drei
Eingangssignalen vorgenommen.
Das erste dieser Eingangssignale stellt den Wert des Bildpunktes der
Bildzeile 2 des Teilbildes B1 dar, der in seiner Bildzeile die gleiche
Bildzeilenposition hat wie der zu generierende Bildpunkt in seiner Bild
zeile. Ferner wird aus dem Teilbild A1, wie es aus dem zweiten Teilbild
speicher ausgelesen wird, derjenige Bildpunkt herangezogen, der nach
Korrektur um den Bewegungsvektor vx die gleiche Zeilenposition hat wie
der zu generierende Bildpunkt. Dieser bewegungskompensierte Bildpunkt
stellt das zweite Eingangssignal des Medianfilters dar. Das dritte
Eingangssignal wird aus einer Summe gebildet, in der einerseits der
Wert gleicher Zeilenposition des Bildpunktes der Bildzeile 4 des Teil
bildes B1, der mit einem Faktor 1-k multipliziert wird, und der Wert des
zweiten Eingangssignals des Medianfilters, der mit einem Faktor k multi
pliziert wird. Diese Summe stellt das dritte Eingangssignal des Median
filters dar und wird gleichzeitig als Eingangssignal in den zweiten Teil
bildspeicher eingelesen, aus dem es für nachfolgend zu generierende
Teilbilder wieder ausgelesen werden kann.
Der Multiplexer 8 des Blockschaltbildes gemäß Fig. 1 ist für die
Generierung des dritten Teilbildes B1*100 der Sequenz auf seinen zweiten
Eingang geschaltet, da eine Zeilenflimmer-Reduktion sowie auch eine
Bewegungskompensation vorgenommen werden muß.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung entsprechend den Fig. 3 bis 5, wobei in der
Darstellung gemäß Fig. 6 die Werte des vierten Teilbildes B1⁺100 der
Sequenz gewonnen werden müssen.
Da das dazu eingesetzte Teilbild B1 (in rauschreduzierter Form) des
Original-Bildsignals vertikal die richtige Position hat, d. h. also die gleiche
Position hat wie das Bild B1⁺100, ist hier eine Zeilenflimmer-Reduktion
nicht erforderlich. Das Teilbild B1NR hat jedoch zeitlich nicht die richtige
Position, so daß eine Bewegungskompensation erforderlich ist.
Daher wird für einen Bildpunkt, wie er in Fig. 6 beispielhaft in Bildzeile 2
mit einer bestimmten Position gekennzeichnet ist, derjenige Bildpunkt
des Teilbildes B1NR, wie es aus dem Teilbildspeicher 2 ausgelesen wird,
angewendet, der nach Korrektur um den halben Bewegungsvektor (vx·1/2)
die gleiche Zeilenposition hat wie der zu generierende Bildpunkt in
seiner Bildzeile.
Da hier nur eine Bewegungskompensation (neben der Rauschreduktion)
erforderlich ist, ist der Multiplexer 8 gemäß der Darstellung in Fig. 1 auf
seinen dritten Eingang geschaltet.
Die Art der Generierung einer Sequenz der vier Teilbilder entsprechend
den Fig. 3 bis 6 wiederholt sich laufend, wobei für jeweils zwei
Ausgangsteilbilder des Original-Bildsignals vier korrespondierende Teil
bilder des konvertierten Bildsignals gewonnen werden.
Claims (13)
1. Anordnung zur Konvertierung eines Original-Bildsignals, das als eine
Folge von Vollbildern, von denen sich jedes aus zwei im Zeilensprung
verfahren generierten Teilbildern zusammensetzt, in ein konvertiertes
Bildsignal, das gegenüber dem Original-Bildsignal eine doppelte Teilbild-
Frequenz aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdoppelung der Teilbild-Frequenz
eine Speicher-Anordnung (1, 2) vorgesehen ist, der eine Anordnung (5)
zur Bewegungskompensation nachgeschaltet ist, deren Ausgangssignal
auf eine Anordnung (6) zur Rauschreduktion geschaltet ist, daß eine
Anordnung (7) zur Zeilenflimmerreduktion vorgesehen ist, der die
Ausgangssignale der Anordnung (6) zur Rauschreduktion und der
Anordnung (5) zur Bewegungskompensation zugeführt werden, und daß
das konvertierte Bildsignal in Abhängigkeit der zeitlichen Lage eines zu
generierenden Teilbildes des konvertierten Bildsignals aus dem
Ausgangssignal der Anordnung (6) zur Rauschreduktion, der Anordnung
zur Zeilenflimmerreduktion (7) oder der Anordnung zur
Bewegungskompensation (5) gewonnen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Original-Bildsignal in einen ersten Teil
bildspeicher (1) eingelesen wird, aus dem es mit doppelter Frequenz
ausgelesen wird, wobei jedes Teilbild zweimal hintereinander ausgelesen
wird, und daß ein zweiter Teilbildspeicher (2) vorgesehen ist, in den
jedes aus dem ersten Teilbildspeicher (1) zum zweiten Mal ausgelesene
Teilbild nach Durchlaufen der Anordnung (6) zur Rauschreduktion einge
lesen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Teilbildspeichern (1, 2) ein
Zeilenspeicher (4) nachgeschaltet ist, welcher eine Bildzeile eines der
Ausgangssignale der beiden Teilbildspeicher (1, 2) zwischenspeichert.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (7) zur Zeilenflimmer
reduktion als Median-Filter ausgelegt ist, welches ausgangsseitig
dasjenige Eingangssignal zur Verfügung stellt, das den mittleren
Amplitudenwert aufweist.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anordnung (5) zur Bewegungs
kompensation die Ausgangssignale der beiden Teilbildspeicher (1, 2)
und des Zellenspeichers (4) zugeführt werden, und daß die Anordnung
zur Bewegungskompensation aus den beiden aus den Teilbild
speichern (1, 2) ausgelesenen, aufeinanderfolgenden Teilbildern des
Original-Bildsignals einen Bewegungsvektor ermittelt, der für eine Gruppe
von Bildpunkten dieser Teilbilder deren Bewegung zwischen den beiden
Teilbildern angibt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zu zwei Teilbildern (A1, B1)
eines Vollbildes des Original-Bildsignals, eine korrespondierende
Sequenz von vier Teilbildern (A1100, B⁻100, B1*100, B1⁺100) des konvertierten
Bildsignals generiert, wobei das erste Teilbild (A1100) der Sequenz aus
dem Ausgangssignal der Anordnung (6) zur Rauschreduktion, das zweite
und dritte Teilbild (B1⁻100, B1*100) der Sequenz aus dem Ausgangssignal
zur Zeilenflimmerreduktion (7) und das vierte Teilbild (B1⁺100) der
Sequenz aus der Anordnung zur Bewegungskompensation (5) gewonnen
wird.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung bei der Generierung des
ersten Teilbildes (A1100) der Sequenz den Wert eines jeden Bildpunktes
einer Zeilenposition x in einer Bildzeile y gewinnt durch Addition
- - des mit einem Faktor k multiplizierten Wertes des Bildpunktes der Zeilenposition x-vx in der Zeile y + 1 des letzten vor dem korre spondierenden Vollbild des Originalbildsignals übertragenen Teil bildes (B⌀) des Original-Bildsignals,
- - und des mit einem Faktor 1 - k multiplizierten Wertes des Bild punktes der Zeilenposition x der Bildzeile y des ersten Teilbildes (A1) des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bild signals,
wobei der Wert vx ein von der Anordnung (1) zur Bewegungskompensa
tion gelieferter Bewegungsvektor ist und wobei der Wert k das Maß der
Rauschreduktion bestimmt.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6,
daß durch gekennzeichnet, daß die Anordnung bei der Generierung des
zweiten Teilbildes (B1⁻100) der Sequenz den Wert eines jeden Bildpunktes
einer Zeilenposition x in einer Bildzeile y gewonnen wird durch Median
filterung aus
- - dem Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x + (vx·1/2) in der Zeile y + 1 des ersten Teilbildes (A1) des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bildsignals,
- - dem Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x + (vx·1/2) in der Zeile x - 1 des ersten Teilbildes (A1) des korrespondierenden Voll bildes des Original-Bildsignals,
- - und dem Wert der Summe aus
- - dem mit einem Faktor k multiplizierten Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x+(vx · 1/2) in der Zeile y-1 des ersten Teilbildes (A1) des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bildsignals
- - und dem mit einem Faktor 1-k multiplizierten Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x-(vx · 1/2) in der Zeile y des zweiten Teilbildes des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bildsignals,
wobei der Wert vx ein von der Anordnung (5) zur Bewegungskompensa
tion gelieferte Bewegungsvektor ist, und wobei der Wert k das Maß der
Rauschreduktion angibt.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Generierung des dritten Teilbildes
(B1*100) der Sequenz der Wert eines jeden Bildpunktes einer Zeilenposi
tion x in einer Bildzeile y gewonnen wird durch Medianfilterung aus
- - dem Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x + vx der Bildzeile y des ersten Teilbildes des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bildsignals,
- - dem Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x in der Zeile y - 1 des zweiten Teilbildes des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bildsignals,
- - und dem Wert der Summe aus
- - dem mit einem Faktor k multiplizierten Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x+vx in der Bildzeile y des ersten Teil bildes des korrespondierenden Vollbildes
- - und dem mit einem Faktor 1-k multiplizierten Wert des Bildpunktes der Zeilenposition x in der Zeile y+1 des zweiten Teilbildes des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bildsignals,
wobei der Wert vx ein von der Anordnung (5) zur Bewegungskompensa
tion gelieferter Bewegungsvektor ist, wobei der Wert k das Maß der
Rauschreduktion bestimmt.
10. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regenerierung des vierten Teil
bildes (B1⁺100) der Sequenz der Wert eines jeden Bildpunktes einer
Zeilenposition x in einer Bildzeile y gewonnen wird, aus dem Wert des
Bildpunktes der Zeilenposition x + (vx·1/2) der Zeile y des zweiten
Teilbildes (B1) des korrespondierenden Vollbildes des Original-Bild
signals, wobei der Wert vx ein von der Anordnung (5) zur Bewegungs
kompensation gelieferte Bewegungsvektor ist.
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