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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Darstellung von hochaufgelösten Rasterbildern
auf Bildschirmen mit geringerer Auflösung. Insbesondere betrifft
die Erfindung einen Kontroll-Monitor in einem Filmscanner, wobei
der Kontrollmonitor eine gröbere Auflösung aufweist
als die feine Auflösung
des Filmscanners, mit welchem Rasterbilder mit einer hohen Auflösung erzeugt
werden. Der Begriff Rasterbild wird im Folgenden als Synonym für Digitalbild
verwendet. Er beschreibt ein aus einer Vielzahl von diskreten Bildpunkten
zusammengesetztes Bild, dessen Bildpunkte in Zeilen und Spalten
angeordnet sind. Ein Rasterbild kann als Schwarz-Weiß Bild oder
als Farbbild vorliegen, und die den Bildpunkt beschreibende Information
kann beliebiger Gestalt sein, z.B. Farbtripel für die Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB)
oder dergleichen. Der Begriff Bildpunkt wird im Folgenden als Synonym
für den
Begriff Pixel verwendet, der im englischen Sprachraum häufig Verwendung
findet. Die einen Bildpunkt bildenden Komponenten, z.B. die Farbtripel,
werden auch als Subpixel bezeichnet. Der Begriff Auflösung bezeichnet
die Anzahl der Bildpunkte, die einen Bereich des Bildes darstellen.
Eine feinere oder höhere
Auflösung
bedeutet hierbei, dass mehr Bildpunkte für den gleichen Bereich eines
Bildes vorhanden sind als bei einer gröberen oder geringeren Auflösung.
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Zur
digitalen Weiterbearbeitung oder Distribution von Filmen, die mit
herkömmlichen
Filmkameras aufgenommen wurden, werden die entwickelten Filme digitalisiert.
Dabei wird der Film zum Beispiel kontinuierlich an einem Sensor
vorbeigeführt,
welcher den Film zeilenweise abtastet. Eine abgetastete Zeile besteht
dabei aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden bzw. nebeneinander
liegenden Bildpunkten. Aufeinanderfolgend abgetastete Zeilen ergeben
jeweils ein Bild. Es ist auch möglich,
die Bilder eines Films mittels eines flächenhaften Sensors abzutasten.
Dabei werden die Bildpunkte aller Zeilen und Spalten, die das Bild
digital darstellen, von einem Sensor gleichzeitig abgetastet.
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Üblicherweise
können
in Filmscannern verschiedene Filmformate abgetastet werden. Gebräuchliche
Filmformate sind z.B. 16 mm, 35 mm und 70 mm Filme. Moderne Filmscanner
können
heutzutage die Bilder der Filme mit 4000 oder mehr Bildpunkten pro
Zeile abtasten. Für
ein abgetastetes Bild eines herkömmlichen
Films im Seitenverhältnis
von Breite zu Höhe
von 16:9 ergeben sich somit beispielsweise digitalisierte Bilder,
die aus 4000 Bildpunkten in einer Zeile und 2250 Zeilen pro Bild
bestehen. Üblicherweise
wird während
des Abtastens die Qualität
der Abtastung von einem Bediener kontrolliert. Wegen der erforderlichen
hohen Auflösung
des Kontroll-Monitors werden üblicherweise
Computer-Bildschirme eingesetzt. Computer-Bildschirme sind für eine Bildwiedergabe
mit einer bestimmten Anzahl von Zeilen und Bildpunkten pro Zeile
optimiert. Die sich daraus ergebenden Auflösungen des Bildschirms sind
beispielsweise 800 × 600,
1280 × 1024
oder 1600 × 1200
Bildpunkte für
Monitore im 4:3 Seitenverhältnis.
Analoge Röhrenmonitore
können
bei Einspeisung eines analogen Videosignals theoretisch auch zwischen
diesen Werten liegende Auflösungen
darstellen, jedoch ist auch hier die maximale Auflösung begrenzt,
z.B. durch die verwendete Schlitz- oder Lochmaske. Die in letzter
Zeit immer häufiger
verwendeten LCD-Bildschirme sind hinsichtlich ihrer Auflösung prinzipbedingt
festgelegt. Bei beiden Typen von Monitoren ist es somit nicht möglich, Bilder
mit einer erheblich höheren
Auflösung
als der Auflösung
des Monitors zufriedenstellend darzustellen. Soll ein Bild mit einer
höheren
Auflösung
auf einem Bildschirm mit einer geringeren Auflösung dargestellt werden, müssen in
horizontaler und vertikaler Bildrichtung Bildpunkte entfallen. Durch
das Weglassen von Bildpunkten wird jedoch das darzustellende Bild
unter Umständen
so verkleinert, dass es nicht den gesamten zur Verfügung stehenden
Bildschirmbereich in der Breite und/oder der Höhe bedeckt. So würde beispielsweise
ein Bild mit einer Auflösung
von 1000 Bildpunkten pro Zeile und 560 Zeilen pro Bild auf einem
Bildschirm mit einer Auflösung
von 800 × 600
Bildpunkten dadurch darstellbar gemacht, dass jeder zweite Bildpunkt
in horizontaler und vertikaler Richtung entfällt. Das resultierende Bild
mit 500 × 280
Bildpunkten wäre
zwar nunmehr auf dem Bildschirm darstellbar, jedoch nutzte es nicht
die nutzbare Größe des Bildschirms
aus. Es wäre
zwar möglich, nur
die horizontale Auflösung
zu skalieren, d.h., nur in den Zeilen Bildpunkte wegzulassen, dadurch
wäre das
Bild aber unerwünscht
verzerrt. Durch das Weglassen einzelner Punkte können außerdem einzelne feine Details
des Bildes nicht auf dem Monitor dargestellt werden und somit auch
nicht vom Benutzer kontrolliert werden. Dies betrifft insbesondere
dünne Linien,
welche parallel zum Abtastraster des Filmscanners liegen. Es ist
daher wünschenswert
ein Verfahren zu anzuwenden das es ermöglicht, digitalisierte Bilder
mit einer höheren
Auflösung
auf einem Bildschirm mit einer geringeren Auflösung in größtmöglicher Darstellungsgröße unverzerrt
anzuzeigen und dennoch möglichst
viele Bilddetails sichtbar zu machen. Weiterhin ist es wünschenswert
eine Schaltung zu verwenden, welche die Skalierung in Echtzeit durchführt.
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Das
in Anspruch 1 vorgeschlagene Verfahren löst das Problem der freien Skalierung
von Rasterbildern auch für
die Fälle,
in denen die Zahl der Bildpunkte pro Zeile und der Zeilen pro Bild
von Eingangsbild und Ausgangsbild keine ganzzahligen Vielfachen
bilden, also für
rationale Skalierungsfaktoren. Die in Anspruch 7 angegebene Skalierungsschaltung
schlägt
eine Hardwareanordnung vor, mit welcher sich Rasterbilder in Echtzeit
frei skalieren lassen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
Bildpunkte in den Zeilen und Spalten des Eingangsbildes ausgewählt, welche
die Bildpunkte in den Zeilen und Spalten des auf einem Kontroll-Monitor
wiedergegebenen Ausgangsbildes darstellen. Die ausgewählten Bildpunkte
sind dabei in ganzzahligen Pixelabständen solcherart verteilt, dass
die Abstände zwischen
einzelnen ausgewählten
Bildpunkten bei rationalen Skalierungsfaktoren möglichst wenig voneinander abweichen.
Dabei wird zumindest über
jeweils einen Bereich einer Zeile und/oder Spalte des Rasterbildes
ein rationales Skalierungsverhältnis
von Eingangs- zu Ausgangsbild erreicht. Die ausgewählten Bildpunkte
werden auch als Stützstellen
bezeichnet. Die Bildpunkte zwischen zwei ausgewählten Bildpunkten oder Stützstellen
können
zur Bildung von einen Bildpunkt beschreibenden Werten herangezogen
werden, welche anstelle des ausgewählten Bildpunktes für die Wiedergabe
im Ausgangsbild benutzt werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, zur Wiedergabe
in dem Ausgangsbild den Minimal- oder den
Maximalwert der zwischen zwei ausgewählten Bildpunkten oder Stützstellen
liegenden Bildpunkte zu verwenden. Weiterhin ist es möglich, die
Bildpunkte zwischen zwei ausgewählten
Bildpunkten einer geeigneten Filterfunktion zu unterwerfen, und
daraus einen Wert für
den darzustellenden Bildpunkt des Ausgangsbildes zu gewinnen. Zur
Berechnung des eines Bildpunktes des Ausgangsbildes können auch Bildpunkte
zu beiden Seiten eines ausgewählten Bildpunktes
oder einer Stützstelle
herangezogen werden. Es ist auch möglich, Bildpunkte in größerem Abstand
von der Stützstelle
als dem zur nächstbenachbarten
Stützstelle
zur Berechnung des darzustellenden Bildpunktes zu verwenden.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Skalierung
in horizontaler und vertikaler Richtung mit individuellen Skalierungsfaktoren
möglich.
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Die
in der Erfindung bezogenen Bildpunkte können aus individuellen Bildpunkten
für die
drei Grundfarben Rot, Grün
und Blau zusammengesetzt sein, sogenannten Subpixeln, oder bei Schwarz-Weiß Bildern
lediglich Helligkeitswerte beinhalten. Weiterhin ist auch eine beliebige
Kombination aus Farb- und Helligkeitswerten zur Bestimmung eines
Bildpunktes denkbar. Die Erfindung kann wahlweise auf die einzelnen
Sub-Pixel angewendet werden, oder auf einen daraus generierten Gesamtwert, welcher
den Bildpunkt repräsentiert.
Bei einem Eingangsbild das in Subpixeln vorliegt können die
zu einer Grundfarbe gehörenden
Subpixel auch versetzt bearbeitet werden, d.h., die Bildpunkte an
den Stützstellen
des Ausgangsbildes werden von Eingangswerten berechnet die um einen
oder mehrere Bildpunkte oder Subpixel versetzt sind. Dadurch lässt sich
ein gewisser Filtereffekt erreichen, der das Bild gleichmäßiger erscheinen
lässt.
Weiterhin ist es denkbar, zwei aufeinanderfolgende Zeilen oder Spalten
des Ausgangsbildes mit Bildpunkten zu generieren, welche aus versetzten
Bildpunkten der entsprechenden Zeilen oder Spalten des Eingangsbildes
berechnet wurden. Dadurch werden feine Details noch sicherer erfasst
und wiedergegeben. Der Berechnungsvorgang für die Stützstellen kann dazu in einfacher
Weise mit einem geeigneten Offset gestartet werden.
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Besonders
vorteilhaft wirkt sich in einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
aus, dass der Bildinhalt bei unmodifizierten Bildpunkten, die sich
je nach der vorgenommenen Skalierung ergeben können, nicht beeinträchtigt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sowie die erfindungsgemäßen Schaltungen
lassen sich vorteilhaft in Filmscannern einsetzen. Insbesondere
die Skalierungsschaltungen eignen sich für eine Skalierung des Kontrollbildes
in Echtzeit, d.h., ein Bild wird im Moment der Darstellung auf einem
Bildschirm oder Kontrollmonitor skaliert und muss nicht zwischengespeichert
werden. Bei ausreichender Prozessorleistung ist eine Skalierung
in Echtzeit jedoch auch programmgesteuert möglich.
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Im
folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung detailliert beschrieben
werden. In der Zeichnung zeigen
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1 Eine schematische Darstellung
eines Teils einer Eingangs- und einer Ausgangsbildzeile, die nach
dem Stand der Technik skaliert wurde;
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2 eine schematische Darstellung
eines Teils einer Eingangs- und einer Ausgangsbildzeile, die nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
skaliert wurde;
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3 eine schematische Darstellung
der Bestimmung der Stützstellen
im Eingangsbild, die das Ausgangsbild bilden;
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4 eine erste Schaltung in
binärer
Logik zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Skalierung;
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5 eine zweite Schaltung
in binärer
Logik zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zu
Skalierung; und
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6 eine detaillierte Schaltung
eines Elements aus 5.
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Gleiche
oder ähnliche
Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1, die den Stand der Technik
beschreibt, ist ein Teil einer Zeile ZE eines Eingangsbildes dargestellt,
welches eine hohe Auflösung
aufweist. Der dargestellte Teil der Zeile ZE wird von Bildpunkten 1 bis 32 gebildet.
Die hohe Auflösung
wird durch die geringe Größe der die
Bildpunkte repräsentierenden
Rechtecke dargestellt. Die Zeile ZE soll auf eine Ausgangszeile
ZA mit geringer Auflösung
abgebildet werden. Die Zeile ZA ist in der Figur teilweise dargestellt
durch Bildpunkte 101 bis 111. Die geringe Auflösung wird
durch die vergleichsweise große
Größe der die
Bildpunkte repräsentierenden
Rechtecke dargestellt. Zwischen der Eingangszeile ZE und der Ausgangszeile
ZA sind Pfeile 40 bis 50 dargestellt, welche die
Zuweisung von Bildpunkten der Eingangszeile ZE zu Bildpunkten der
Ausgangszeile ZA verdeutlichen. In der 1 ist jeder dritte Bildpunkt der Eingangszeile
ZE einem Bildpunkt Ausgangszeile ZA zugeordnet. Bildinformationen,
welche in nicht zugeordneten Bildpunkten enthalten sind, werden nicht
dargestellt und gehen verloren.
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In 2, die das Prinzip der Erfindung
beschreibt, ist wie zuvor in 1 ein
Teil einer Zeile ZE eines Eingangsbildes dargestellt, welches eine
hohe Auflösung
aufweist. Der dargestellte Teil der Zeile ZE wird von Bildpunkten 1 bis 32 gebildet.
Die Zeile ZE soll auf eine Ausgangszeile ZA mit geringer Auflösung abgebildet
werden. Die Zeile ZA ist wie zuvor in der 1 teilweise dargestellt durch Bildpunkte 101 bis 114.
Zwischen der Eingangszeile ZE und der Ausgangszeile ZA sind Linien 60 bis 73 angeordnet,
welche die Grenzen zwischen zusammengefassten Bildpunkten, also
die Stützstellen
anzeigen. Die Stützstellen
sind zwischen den Bildpunkten angeordnet, weil alle Bildpunkte zwischen
den Stützstellen
zur Berechnung eines Bildpunktes herangezogen werden.
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Die
Berechnung, wie viele Eingangsbildpunkte zu einem Ausgangsbildpunkt
zusammengefasst werden, soll mit Bezugnahme auf 3 beispielhaft erläutert werden. Hierbei soll
ein Eingangsbild mit 2250 Bildpunkten pro Zeile auf einem Bildschirm
mit 1000 Bildpunkten pro Zeile dargestellt werden. Aus dem Verhältnis der
Bildpunkte pro Zeile von 2250 zu 1000 ergibt sich die Forderung,
jeweils 2,25 Bildpunkte zu einem Bildpunkt zusammen zu fassen. In
einem digitalen Rasterbild lassen sich Bruchteile von Bildpunkten
jedoch nicht auswerten. Die naheliegende Lösung jeweils den dritten Bildpunkt
zur Wiedergabe zu verwenden, wie sie in 1 dargestellt ist, würde zu einer Darstellung des Bildes
mit 750 Bildpunkten führen.
Die zur Verfügung stehende
Zeilenauflösung
des Monitors von 1000 Bildpunkten würde somit nur zu 3/4 ausgenutzt
werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden nun aus dem Eingangsbild Stützstellen so berechnet, dass
die Abstände
der einzelnen Stützstellen
minimal voneinander abweichen, die Stützstellen gleichmäßig über das
Eingangsbild verteilt sind und die gesamte zur Verfügung stehende
Zeilenauflösung
des Monitors ausgenutzt wird. Dazu wird der erforderliche Skalierungsfaktor,
in dem Beispiel 2,25, in einen Summanden zur Addition pro Bildpunkt
des Eingangsbildes umgewandelt. Diese Umwandlung stellt eine einfache
Invertierung dar. Zur besseren Handhabung in diesem Beispiel kann
der Wert als Bruch mit der Größe 4/9 dargestellt
werden. Zur Ermittlung der Stützstellen
beginnt man am ersten Bildpunkt einer Zeile für jeden weiteren Bildpunkt
den Summanden aufzuaddieren. Eine Stützstelle ist dann bestimmt,
wenn die Summe der aufaddierten Summanden größer als 1 ist. In dem Beispiel
in 3 erhält der erste
Bildpunkt 1 den Wert 4/9, der zweite Bildpunkt 2 den
Wert 8/9 und der dritte Bildpunkt 3 den Wert 12/9. In der
Figur sind mathematische Operationen, also Addition und Subtraktion,
durch Pfeile zwischen den Werten dargestellt, wobei eine Addition durch
einen Pfeil mit durchgezogener Linie, eine Subtraktion durch einen
Pfeil mit gestrichelter Linie repräsentiert ist. In dem Additionsschritt
vom zweiten Bildpunkt 2 zum dritten Bildpunkt 3 wird
die aufaddierte Summe größer als
1. An dieser Stelle befindet sich eine Stützstelle. Stützstellen
sind in 3 durch die
strichpunktierten Linien 60 bis 66 dargestellt.
Der erste Bildpunkt 1 und der zweite Bildpunkt 2 vor
der Stützstelle 60 werden
nunmehr zu dem Ausgangsbildpunkt 101 aus 2 zusammengefasst. Dies kann, wie zuvor
oben beschrieben, durch Mittelwertbildung, Minimum- oder Maximumbildung,
oder durch eine andere geeignete Filterfunktion erfolgen. Der dritte
Bildpunkt 3, welcher den Wert 12/9 erhielt, muss jetzt
einen Wert kleiner als 1 erhalten, weil jeweils das Überschreiten
des Wertes 1 eine Stützstelle
anzeigt. Dazu wird der Wert 1 oder 9/9 von dem Wert des dritten
Bildpunktes 3 abgezogen. Der dritte Bildpunkt 3 erhält somit
den neuen Wert 3/9. Die vorstehende Folge von Additionen und Subtraktionen wird
für alle
Bildpunkte einer Zeile durchgeführt.
Eine Stützstelle
wird überall
dort markiert, wo der Wert eines Bildpunktes größer als 1 ist, und der Wert
des Bildpunktes an dem die Stützstelle
markiert wurde wird auf einen Wert kleiner als 1 verringert, indem
der Wert 1 abgezogen wird. In dem Beispiel ergeben sich dann Abstände zwischen
den ersten drei Stützstellen von
zwei Bildpunkten. Die nächste
Stützstelle
hat einen Abstand von drei Bildpunkten. Diese Sequenz von 2-2-2-3
Bildpunkten Abstand zwischen den Stützstellen wiederholt sich über die
gesamte Zeile. Für
die Zeile ergibt sich somit bereichsweise ein rationales Skalierungsverhältnis.
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren ist analog auch für die vertikale
Richtung, das heißt,
für die
aufeinanderfolgenden Zeilen anwendbar. Hierbei können auch unterschiedliche
Skalierungen für
die horizontale und die vertikale Richtung vorgenommen werden. Je
nach gewünschtem
Skalierungsverhältnis
können
sich andere Summanden zur Addition ergeben und damit auch andere
Sequenzen, das Verfahren läuft
jedoch prinzipiell immer gleich ab.
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Das
mit Bezug auf 3 beschriebene
Verfahren kann in einem Mikroprozessor mit Programm- und Arbeitsspeicher
als Programm ausgeführt
werden, es ist jedoch auch besonders vorteilhaft in binärer Schaltungstechnik
realisierbar.
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Hierbei
ist ein Addierer vorgesehen, der um vorgebbare Werte inkrementierbar
ist. Der maximale Wert des Addierers ist 2n – 1, wobei
n die Anzahl der Binärstellen
des Addierers bezeichnet. Der Inkrementwert, also der Summand, erhält die Größe 2n–1×SF, mit
SF als Skalierungsfaktor. Für
jeden Bildpunkt des Eingangsbildes wird die Addition durchgeführt. Das
höchstwertige
Bit MSB (aus dem Englischen: Most Significant Bit) des Addierers
wird differenziert, so dass ein Zustandswechsel des höchstwertigen
Bits MSB erkennbar ist. Ein erkannter Zustandswechsel des höchstwertigen
Bits MSB des Addierers markiert eine Stützstelle des Eingangsbildes. Die
Addition wird weiter ausgeführt,
und ein erneuter Zustandswechsel des höchstwertigen Bits MSB des Addierers
markiert eine weitere Stützstelle.
Der Überlauf
des Addierers wird hierbei ignoriert. Die Eingangsbildpunkte zwischen
zwei Stützstellen
können dann
wie weiter oben beschrieben zu einem Ausgangsbildpunkt zusammengefasst
werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
sind Skalierungsfaktoren horizontalen und vertikalen Addierern zugeführt. Die
Differenzierung des höchstwertigen
Bit MSB des Addierers und damit die Generierung eines Signals zur
Ausgabe einer Stützstelle
erfolgt über eine
Exklusiv-ODER Verknüpfung
des MSB mit einem um einen Taktzyklus verzögerten MSB. Mit diesem Signal
wird eine Zähl-
und Abtaststufe gesteuert, und weiterhin der Weitertransport der
skalierten Ausgangsbilddaten in ein FIFO-Schieberegister (Akronym
aus dem Englischen: First In, First Out) zur Weiterverarbeitung.
Die Zähl-
und Abtaststufe berechnet den Abstand zweier aufeinanderfolgender
Stützstellen.
Der berechnete Abstand dient als Steuergröße für die Berechnung des ausgegebenen
Bildpunktes. Beispielsweise ist ein Filtermultiplexer ansteuerbar, mittels
welchem der Durchschnittswert oder der Maximalwert der Bildpunkte
zwischen der vorhergehenden und der neuen Stützstelle zur Ausgabe ausgewählt wird.
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In 4 ist eine erste praktische
Ausführung eines
in binärer
Schaltungstechnik erstellten Skalierers dargestellt. Ein Skalierungsfaktor
SF_V für
die vertikale Bildskalierung ist an einen Eingang eines Addierers 200 mit
der Bitbreite n angelegt. Der Inhalt des Addierers gelangt zur Zwischenspeicherung
an eine der Bitbreite des Addierers entsprechende Anzahl Flipflops 201.
Die Ausgänge
der Flipflops 201 sind auf den Addierer zurückgekoppelt.
Der Ausgang des Flipflops aus der Anzahl Flipflops 201,
welches das höchstwertige
Bit MSB des Addierers enthält,
ist außerdem
mit einem Flipflop 202 und einem Exklusiv-ODER-Gatter 203 verbunden.
Hierdurch ist es möglich,
die höchstwertigen
Bits des Addierers zweier aufeinanderfolgender Additionen zu differenzieren,
d.h. einen Zustandswechsel an der Stelle des höchstwertigen Hits MSB festzustellen.
Ein Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 203 ist mit dem Rücksetzeingang
eines Zählers 204 und
mit dem Enable-Eingang einer Abtaststufe 206 verbunden.
Die Flipflops 201 und 202 sowie der Zähler 204 und
die Abtaststufe 206 sind weiterhin an eine Zeilentaktleitung
L-Clk angeschlossen.
Der Ausgang der Abtaststufe 206 steuert einen Multiplexer 207 an.
Ein Signal Video-RGB ist direkt an den Multiplexer 207 angelegt.
Das Signal Video-RGB ist weiterhin direkt und über eine erste Verzögerungsschaltung 212 an
einen ersten Addierer 211 angelegt. Der Ausgang des ersten
Addieres 211 ist über
eine erste Multipliziererschaltung 213 mit dem Multiplexer
verbunden. In der 4 hat
die erste Multipliziererschaltung 213 einen festen Multiplikationsfaktor
von 0,5. Das über
die erste Verzögerungsschaltung 212 geleitete
Signal Video-RGB ist außerdem
an eine zweite Verzögerungsschaltung 214 angelegt.
Vom Ausgang der zweiten Verzögerungsschaltung 214 gelangt
das Signal an einen zweiten Addierer 216, an den außerdem das
Ausgangssignal des ersten Addierers 211 angelegt ist. Das
Ausgangssignal des zweiten Addierers 216 gelangt über eine
zweite Multipliziererschaltung 217 an den Multiplexer 207.
In der 4 hat die zweite
Multipliziererschaltung 217 einen festen Multiplikationsfaktor
von 0,3. Das über
die erste Verzögerungsschaltung 212 und
die zweite Verzögerungsschaltung 214 geleitete
Signal Video-RGB gelangt weiterhin über eine dritte Verzögerungsschaltung 218 an
eine vierte Verzögerungsschaltung 222.
Das Ausgangssignal der dritten Verzögerungsschaltung 218 wird
in einem dritten Addierer 219 mit dem Ausgangssignal des
zweiten Addierers 216 verknüpft. Das Ausgangssignal des
dritten Addierers 219 gelangt über eine dritte Multipliziererschaltung 221 an den
Multiplexer 207. In der 4 hat
die dritte Multipliziererschaltung 221 einen festen Multiplikationsfaktor
von 0,25. Das Ausgangssignal der vierten Verzögerungsschaltung 222 wird
in einem vierten Addierer 223 mit dem Ausgangssignal des
dritten Addierers 219 verknüpft. Das Ausgangssignal des
vierten Addierers 223 gelangt über eine Multiplikationsschaltung 224 an
den Multiplexer 207. In der 4 hat
die dritte Multipliziererschaltung 221 einen festen Multiplikationsfaktor
von 0,2.
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Ein
Skalierungsfaktar SF_H für
die horizontale Bildskalierung ist an einen Eingang eines Addierers 231 mit
der Bitbreite n angelegt. Wie zuvor für die vertikale Skalierung
beschrieben gelangt der Inhalt des Addierers zur Zwischenspeicherung
an eine der Bitbreite des Addierers entsprechende Anzahl Flipflops 232.
Die Ausgänge
der Flipflops 232 sind auf den Addierer zurückgekoppelt.
Der Ausgang des Flipflops aus der Anzahl Flipflops 232,
welches das höchstwertige
Bit MSB des Addierers enthält,
ist außerdem
mit einem Flipflop 233 und einem Exklusiv-ODER-Gatter 234 verbunden.
Hierdurch ist es möglich,
die höchstwertigen
Bits des Addierers zweier aufeinanderfolgender Additionen zu differenzieren,
d.h. einen Zustandswechsel an der Stelle des höchstwertigen Bits MSB festzustellen.
Ein Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 234 ist mit dem Rücksetzeingang
eines Zählers 236 und
mit dem Enable-Eingang einer Abtaststufe 237 verbunden.
Die Flipflops 232 und 233 sowie der Zähler 236 und
die Abtaststufe 237 sind weiterhin an eine Pixeltaktleitung
P-Clk angeschlossen.
Der Ausgang der Abtaststufe 237 steuert einen Multiplexer 238 an.
An den Multiplexer 238 ist das Ausgangssignal des Multiplexers 207 angelegt.
Das Ausgangssignal des Multiplexers 207 wird außerdem in
gleicher Weise wie das zuvor beschriebene Signal Video-RGB über eine
Kette von Verzögerungsschaltungen 239, 243, 247 und 251 geleitet.
Von den Ausgängen
der Verzögerungsschaltungen 239, 243, 247 und 251 gelangen
die Ausgangssignale in der zuvor beschriebenen Weise über Addierer 240, 244, 248 und 252 sowie
Multipliziererschaltungen 242, 246, 249 und 253 an
den Multiplexer 238. Die Multipliziererschaltungen 242, 246, 249 und 253 in 4 haben die festen Multiplikationsfaktoren
0,5, 0,3, 0,25 bzw. 0,2.
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Die
Ausgänge
der Exklusiv-ODER-Gatter 203 und 234 sind weiterhin
in einem UND-Gatter 254 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 254 steuert
die Schreibzugriffe auf ein FIFO-Schieberegister 256. Das
FIFO-Schieberegister 256 speichert die von dem Multiplexer 238 kommenden
Daten zur weiteren Verarbeitung zwischen.
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In 5 ist eine zweite praktische
Ausführung
eines in binärer
Schaltungstechnik erstellten Skalierers dargestellt. Wie in der 4 ist ein Skalierungsfaktor
SF_V für
die vertikale Bildskalierung an einen Eingang eines Addierers 200 mit
der Bitbreite n angelegt. Der Inhalt des Addierers gelangt zur Zwischenspeicherung
an eine der Bitbreite des Addierers entsprechende Anzahl Flipflops 201.
Die Ausgänge
der Flipflops 201 sind auf den Addierer zurückgekoppelt.
Der Ausgang des Flipflops aus der Anzahl Flipflops 201,
welches das höchstwertige
Bit MSB des Addierers enthält,
ist außerdem
mit einem Flipflop 202 und einem Exklusiv-ODER-Gatter 203 verbunden.
Hierdurch ist es möglich,
die höchstwertigen Bits
des Addierers zweier aufeinanderfolgender Additionen zu differenzieren,
d.h. einen Zustandswechsel an der Stelle des höchstwertigen Bits MSB festzustellen.
Ein Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 203 ist mit dem Rücksetzeingang
eines Zählers 204 und
mit dem Enable-Eingang einer Abtaststufe 206 verbunden.
Die Flipflops 201 und 202 sowie der Zähler 204 und
die Abtaststufe 206 sind weiterhin an eine Zeilentaktleitung
L-Clk angeschlossen.
Der Ausgang der Abtaststufe 206 steuert einen Multiplexer 207 an. Ein
Signal Video-RGB ist direkt an den Multiplexer 207 angelegt.
Das Signal Video-RGB ist weiterhin direkt und über eine erste Verzögerungsschaltung 212 an
einen ersten Vergleicher 260 angelegt, der jeweils das
größere der
beiden Eingangssignale auswählt. Der
Ausgang des ersten Vergleichers 260 ist mit dem Multiplexer
verbunden. Das über
die erste Verzögerungsschaltung 212 geleitete
Signal Video-RGB ist außerdem
an eine zweite Verzögerungsschaltung 214 angelegt.
Vom Ausgang der zweiten Verzögerungsschaltung 214 gelangt
das Signal an einen zweiten Vergleicher 261, an den außerdem das
Ausgangssignal des ersten Vergleichers 260 angelegt ist.
Das Ausgangssignal des zweiten Vergleichers 261 ist an
den Multiplexer 207 angelegt. Das über die erste Verzögerungsschaltung 212 und
die zweite Verzögerungsschaltung 214 geleitete
Signal Video-RGB gelangt weiterhin über eine dritte Verzögerungsschaltung 218 an
eine vierte Verzögerungsschaltung 222.
Das Ausgangssignal der dritten Verzögerungsschaltung 218 wird
in einem dritten Vergleicher 262 mit dem Ausgangssignal
des zweiten Vergleichers 261 verglichen. Das Ausgangssignal des
dritten Vergleicher 262 ist ebenfalls an den Multiplexer 207 angelegt.
Das Ausgangssignal der vierten Verzögerungsschaltung 222 wird
in einem vierten Vergleicher 263 mit dem Ausgangssignal
des dritten Vergleichers 262 verglichen. Das Ausgangssignal des
vierten Vergleichers 263 ist dem Multiplexer 207 zugeführt.
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Wie
in der in 4 beschriebenen
Schaltung ist ein Skalierungsfaktor SF_H für die horizontale Bildskalierung
an einen Eingang eines Addierers 231 mit der Bitbreite
n angelegt. Wie zuvor für
die vertikale Skalierung beschrieben gelangt der Inhalt des Addierers
zur Zwischenspeicherung an eine der Bitbreite des Addierers entsprechende
Anzahl Flipflops 232. Die Ausgänge der Flipflops 232 sind
auf den Addierer zurückgekoppelt.
Der Ausgang des Flipflops aus der Anzahl Flipflops 232,
welches das höchstwertige
Bit MSB des Addierers enthält,
ist außerdem mit
einem Flipflop 233 und einem Exklusiv-ODER-Gatter 234 verbunden.
Hierdurch ist es möglich,
die höchstwertigen
Bits des Addierers zweier aufeinanderfolgender Additionen zu differenzieren,
d.h. einen Zustandswechsel an der Stelle des höchstwertigen Bits MSB festzustellen.
Ein Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 234 ist mit dem Rücksetzeingang
eines Zählers 236 und
mit dem Enable-Eingang einer Abtaststufe 237 verbunden.
Die Flipflops 232 und 233 sowie der Zähler 236 und
die Abtaststufe 237 sind weiterhin an eine Pixeltaktleitung
P-Clk angeschlossen.
Der Ausgang der Abtaststufe 237 steuert einen Multiplexer 238 an.
An den Multiplexer 238 ist das Ausgangssignal des Multiplexers 207 angelegt.
Das Ausgangssignal des Multiplexers 207 wird außerdem in
gleicher Weise wie das zuvor beschriebene Signal Video-RGB über eine
Kette von Verzögerungsschaltungen 239, 243, 247 und 251 geleitet.
Von den Ausgängen
der Verzögerungsschaltungen 239, 243, 247 und 251 gelangen
die Ausgangssignale in der zuvor beschriebenen Weise über Vergleicher 264, 266, 267 und 268 an
den Multiplexer 238.
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Die
Ausgänge
der Exklusiv-ODER-Gatter 203 und 234 sind weiterhin
in einem UND-Gatter 254 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 254 steuert
die Schreibzugriffe auf ein FIFO-Schieberegister 256. Das
FIFO-Schieberegister 256 speichert die von dem Multiplexer 238 kommenden
Daten zur weiteren Verarbeitung zwischen. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 254 sowie
das Ausgangssignal des Multiplexers 238 sind einem Flipflop 269 zugeführt, dessen
Ausgangssignal den Vergleichern 260 bis 264 und 266 bis 268 zugeführt ist.
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Die
Anzahl der in den 4 und 5 beschriebenen Verzögerungsschaltungen
und Vergleicher bzw. Addierer und Multiplizierer kann auch größer oder
kleiner als in den Figuren angegeben sein. Die Anzahl hängt von
der erwarteten maximalen Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Stützstellen
ab. Die Schaltung ist jedoch auf einfache Weise durch entsprechende
Vervielfältigung
an den betreffenden Stellen erweiterbar.
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In 6 ist die Schaltung der
Vergleicher 260 bis 264 und 266 bis 268 detailliert
dargestellt. Über
Eingänge 300 und 301 sind
der Schaltung erste und zweite Videosignale mit den Werten für die Grundfarben
Rot, Grün
und Blau zugeführt.
Vergleichswerte für
die Grundfarben sind der Schaltung über einen Eingang 302 zugeführt. Subtrahierer 303 bilden
die Differenz zwischen den Vergleichswerten und den Werten des ersten
bzw. zweiten Videosignals. Der Betrag der Differenzen wird in den
Stufen 304 gebildet. Die Addierer 306 bilden die
Summe der Beträge
aus den Stufen 304 für
das erste und das zweite Videosignal. Die Summen aus den Addierern 306 sind
einem Vergleicher 307 zugeführt, dessen Ausgang einen Multiplexer 308 ansteuert.
Der Multiplexer 380 selektiert das erste oder das zweite
Videosignal in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des Vergleichers 307 und bildet den
Ausgang der Vergleicherschaltung.