DE19722358A1 - Verfahren zur Bearbeitung von Übergangsbereichen in einem Bildsignal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Übergangsbereichen in einem digitalen Bildsignal.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bearbeitung von Übergangsbereichen in einem Bildsignal nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Ein Verfahren zur Bildsignalkantenkorrektur ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 40 39 122 C2 bekannt. Bei dem daraus bekannten Verfahren wird ein digitalisiertes Luminanzsignal eines Videosignals in vier hintereinander geschalteten Verzögerungsschaltungen verzögert. Die verzögerten Luminanzsignale werden in nachfolgenden Stufen, nämlich Subtrahierschaltungen, Absolutwertschaltungen, Komparatoren, und Multiplizierschaltungen verarbeitet. In diesen Verarbeitungsstufen wird der Beginn einer Kante und das Ende einer Kante bestimmt. Bei Erkennung des Beginns einer Kante werden Steuersignale so erzeugt, daß statt des unverzögerten Luminanzsignals eines der verzögerten Luminanzsignale ausgegeben wird. Auf diese Art und Weise wird eine Versteilerung eines Übergangs im Bildsignal realisiert, weil quasi der obere Luminanzwert des Übergangs von einem zum nächsten Abtastwert ausgegeben wird, ohne Zwischenwerte auszugeben.

Erfindung

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung von Übergangsbereichen in einem digitalen Bildsignal anzugeben, daß möglichst mit dem Abtasttakt des jeweiligen Bildsignals arbeitet und schaltungstechnisch einfach zu realisieren ist und insbesondere ohne aufwendige Schaltungen zur Erkennung von Übergängen (Kanten) im Bildsignal auskommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren den Vorteil, daß es jeden Bildpunkt einzeln mit dem üblichen Abtasttakt bearbeitet und insofern schaltungstechnisch einfach zu realisieren ist. Bei der Bearbeitung eines Bildpunktes kommt es nicht darauf an, welche Position dieser Bildpunkt innerhalb eines Übergangs hat. Schaltungsteile zur Definition, was ein Übergang im Bildsignal ist, und die einen solchen Übergang im Bild detektieren, sind nicht notwendig. Diese Eigenschaft des Verfahrens bewirkt auch eine Unempfindlichkeit gegenüber auftretendem Rauschen im Bildsignal.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere Verbesserungen des Verfahrens möglich. Ein Übergangsbereich wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach durch den maximalen und minimalen Bildpunktwert im betrachteten Bearbeitungsblock festgelegt. Die Einteilung des so definierten Übergangsbereichs in obere und untere Abschnitte gemäß Anspruch 2 erlaubt die einfache Zuweisung von Korrekturwerten zur Versteilerung des Übergangs. Dabei wird dem Bearbeitungsbildpunktwert ein positiver Korrekturwert zugewiesen, wenn der Bearbeitungsbildpunkt in einem der oberen Abschnitte des Übergangs liegt und dementsprechend ein negativer Korrekturwert, wenn der Bearbeitungsbildpunktwert in einem der unteren Abschnitte des Übergangs liegt. So wird auf einfache Weise eine Versteilerung des Übergangs erreicht.

Die Einteilung des definierten Übergangsbereichs in obere und untere Abschnitte wird auf einfache Weise dadurch bewirkt, daß der Mittelwert zwischen den minimalen und maximalen Bildpunktwerten in dem Bearbeitungsblock ermittelt wird und dieser Mittelwert als Grenze zwischen oberen und unteren Abschnitten verwendet wird.

Das Verfahren kann vorteilhaft zur Kantenversteilerung in einem Bildsignal verwendet werden. In diesem Fall handelt es sich bei dem Bildsignal vorwiegend um eine Luminanzsignal eines Videosignals.

Für den Fall der Kantenversteilerung bei einem Luminanzsignal ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige Korrekturwert für den Bearbeitungsbildpunktwert in Abhängigkeit von der Differenz des maximalen und minimalen Bildpunktwerte gewählt wird. In dem Fall kann die Kantenversteilerungsfunktion leicht gegen Null tendieren, wenn die Differenz zwischen maximalem und minimalem Bildpunktwert ebenfalls gegen Null geht. Dadurch kann dann auch der unerwünschte Effekt des Auftretens von unnatürlich wirkenden menschlichen Gesichtern in einem Videobild durch die Kantenversteilerungsmaßnahme verhindert werden.

Die Maßnahmen gemäß Anspruch 6 sind für eine konkrete Realisierung des Verfahrens für Luminanzsignale von Vorteil. Dadurch, daß die vorgegebene Übergangsfunktion, mit deren Hilfe die Bildpunktwerte des Übergangs korrigiert werden, Abschnitte mit verschiedenen Steigungen aufweist, insbesondere zwei Steigungen, die sich wesentlich von Null unterscheiden, werden unerwünschte Aliaseffekte bei den höheren Frequenzen im Bild vermieden.

Das Verfahren kann vorteilhaft auch zur Verbesserung der Farbübergänge bei einem Bildsignal verwendet werden wie in Anspruch 9 beansprucht. Aliaseffekte bei den höheren Horizontalfrequenzen des Chrominanzsignals sind für das menschliche Auge weniger leicht sichtbar, so daß hier eine Vereinfachung des Verfahrens möglich ist. Ein vereinfachtes Verfahren, daß leicht zu realisieren ist, ist in Anspruch 10 beansprucht.

Die Maßnahme nach Anspruch 11 führt zu einer weiteren Vereinfachung der nachfolgenden Schalteinheiten. Die Erhöhung der Anzahl der Abtastwerte um den Faktor 2 bewirkt nämlich, daß die nachfolgenden Schaltungsteile für die Verarbeitung des Luminanz- und Chrominanzsignals (z. B. die Umwandlung dieser Signale in entsprechende KGB-Signale) denselben Arbeitstakt verwenden können.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Darstellung einer Übergangsfunktion für ein Verfahren zur Kantenversteilerung in einem Videosignal;

Fig. 2 einen Bearbeitungsblock für das Verfahren zur Kantenversteilerung in einem Videosignal;

Fig. 3 ein grobes Blockschaltbild für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kantenversteilerung in einem Videosignal;

Fig. 4 ein detaillierteres Blockschaltbild für einen ersten Abschnitt des Kantenversteilerungsverfahrens;

Fig. 5 ein detaillierteres Blockschaltbild für einen zweiten Teil des Kantenversteilerungsverfahrens;

Fig. 6 die Darstellung einer Übergangsfunktion für ein Verfahren zur Verbesserung der Farbübergänge in einem Videobild;

Fig. 7 einen Bearbeitungsblock für das Verfahren zur Verbesserung der Farbübergänge in einem Videobild;

Fig. 8 ein grobes Blockschaltbild für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verbesserung der Farbübergänge in einem Videobild;

Fig. 9 ein detaillierteres Blockschaltbild für einen ersten Abschnitt des Verfahrens zur Verbesserung der Farbübergänge in einem Videobild;

Fig. 10 ein detaillierteres Blockschaltbild für einen zweiten Abschnitt des Verfahrens zur Verbesserung der Farbübergänge in einem Videobild und

Fig. 11 ein detaillierteres Blockschaltbild für einen dritten Abschnitt des Verfahrens zur Verbesserung der Farbübergänge in einem Videobild.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird zunächst am Beispiel einer Bildsignal- Kantenkorrektur-Schaltung beschrieben. Bei Videobildern, insbesondere Fernsehbildern, ist es allgemein bekannt, das Videosignal (FBAS-Signal) in ein Luminanzsignal Y und ein Chrominanzsignal C umzuwandeln. Bei dem hier verwendeten Kantenkorrekturverfahren, wird das Luminanzsignal Y, daß zunächst noch analog vorliegt, digitalisiert indem es abgetastet und quantisiert wird. Die Kantenkorrektur wird dann mit digitalen Schaltungen durchgeführt. Im folgenden wird daher vorausgesetzt, daß das Luminanzsignal Y der Kantenkorrekturschaltung in digitaler Form zugeführt wird. Mit der Bezugszahl 10 in Fig. 1 ist die allgemeine Form eines Übergangs im Luminanzsignal Y bezeichnet. Solche Übergänge führen bei der Ausgabe des Luminanzsignals auf eine Farbbildröhre letztlich zu einer Darstellung einer Kante im Bild, d. h. es ist ein Sprung von einem relativ dunklen Bereich im Bild zu einem hellen Bereich im Bild erkennbar. Auf der Ordinate in Fig. 1 sind die Luminanzwerte der verschiedenen Bildpunkte dargestellt. Mit Y0 ist der niedrigste Luminanzwert bezeichnet. Mit Y6 ist der höchste vorkommende Luminanzwert bezeichnet. Die Abszisse von Fig. 1 stellt praktisch eine Ortskoordinate dar, d. h. auf der X-Achse sind die Nummern der Bildpunkte einer Videozeile aufgetragen, wobei der einfachheitshalber die Einteilung des Luminanzsignals in verschiedene Bildpunkte nicht im einzelnen dargestellt ist. Der dargestellte Übergang 10 wird durch relativ wenige Bildpunktelemente (in der Größenordnung von 9 Bildpunktelementen) gebildet. Die Bandbegrenzung des Luminanzsignals (bei übertragenen Fernsehbildern z. B. auf 5 MHz) führt dazu, daß einige feine Details im Luminanzsignal nicht mehr detailliert übertragen werden können und deshalb der Übergang den in Fig. 1 dargestellten linearen Verlauf hat. Zur Kontraststeigerung an solchen Bildkanten ist daher eine Nachbearbeitung solcher Übergänge erwünscht. Das hier verwendete Verfahren zur Bildkantenkorrektur führt eine Nachbearbeitung des Luminanzsignals derart durch, daß der Übergang die in Fig. 1 mit der Bezugszahl 11 bezeichnete Form aufweist. Dazu wird wie folgt vorgegangen: In einem Block von benachbarten Bildpunktwerten werden zunächst diejenigen Bildpunkte mit den minimalen und maximalen Luminanzwerten ermittelt. Fig. 2 zeigt hierzu den Bearbeitungsblock. In Fig. 2 bezeichnend Y10 z. B. einen Bildpunktwert, der in der Zeile 1 an der nullten Position auftritt. Dementsprechend bezeichnet z. B. Y14 den Bildpunktwert, der in der Zeile 1 an fünfter Position in dem Bearbeitungsblock auftritt. Insgesamt besteht der Bearbeitungsblock aus den neun aufeinanderfolgenden Bildpunktwerten einer mittleren Zeile und den zu dem Bildpunkt mit der Nummer Y14 in vertikaler Richtung benachbarten Bildpunkten Y04 und Y24. Ein solcher Bearbeitungsblock dient zur Berechnung eines korrigierten Bildpunktwertes für den in der Mitte liegenden Bildpunkt Y14. Bei der Berechnung des nächsten korrigierten Bildpunktwertes wird der Bearbeitungsblock praktisch so verschoben, daß dann der Bildpunkt mit der jetzigen Nummer Y15 in der Mitte des neuen Bearbeitungsblocks liegt.

Zunächst werden in dem Bearbeitungsblock die minimalen und maximalen Bildpunktwerte ermittelt. Dabei werden aber nur die Bildpunkwerte mit den Nummern Y10 bis Y18 und Y04 sowie Y24 betrachtet. Gemäß Fig. 1 ist Y6 der maximal vorkommende Luminanzwert und Y0 der minimal vorkommende Luminanzwert für die Bildpunkte. Im nächsten Schritt wird der Mittelwert zwischen minimalem und maximalen Bildpunktwert ermittelt. Dieser Wert entspricht dem Wert Y3 in Fig. 1. Durch den festgelegten Mittelwert Y3 wird der Übergang in einen oberen und unteren Abschnitt eingeteilt. Als nächstes wird noch eine sinnvolle Einteilung der oberen und unteren Abschnitte in feinere Abschnitte vorgenommen. Dazu wird die betragsmäßig größte Differenz zwischen zwei benachbarten Bildpunktwerten im Bearbeitungsblock ermittelt. Der so erhaltene Wert wird noch von der Differenz zwischen dem maximalen Bildpunktwert Y6 und dem minimalen Bildpunktwert Y0 abgezogen und das Ergebnis durch 4 dividiert. Dadurch wird eine Größe P erhalten, durch die die weitere Einteilung des oberen und unteren Abschnitts des Übergangs vorgenommen wird. Somit entsteht die in Fig. 1 gezeigte Einteilung mit den Grenzwerten Y1, Y2, Y3, Y4 und Y5. Danach wird ermittelt, in welchem der Unterabschnitte der Bearbeitungsbildpunktwert Y14 liegt. Davon ausgehend wird diesem Bearbeitungsbildpunktwert ein Korrekturwert zugeordnet, der entweder positiv oder negativ ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Korrekturwert in den oberen Abschnitten des Übergangs positiv, hingegen in den unteren Abschnitten negativ. Schließlich wird der so gewonnene Korrekturwert zu dem ursprünglichen Bearbeitungsbildpunktwert Y14 hinzuaddiert.

Deutlich ist anhand der Fig. 1 erkennbar, daß für einen Luminanzwert, der in dem Abschnitt zwischen den Werten Y5 und Y6 liegt, ein Korrekturwert ermittelt wird, der dem Bearbeitungsbildpunktwert praktisch den Luminanzwert Y6 zuordnet. Entsprechendes gilt für den Abschnitt zwischen den Luminanzwerten Y0 und Y1. Hier wird dem Bearbeitungsbildpunktwert ein Wert zugeordnet der praktisch dem Luminanzwert (Y0) entspricht. In dem Abschnitt Y1 bis Y2 wird dem Bearbeitungsbildpunktwert ein solcher Korrekturwert zugeordnet, daß der resultierende Bildpunktwert quasi auf einer nach unten verschobenen, linearen Funktion mit gleicher Steigung wie der Original-Übergang liegt. Entsprechendes gilt wieder für den Abschnitt zwischen den Werten Y4 und Y5. Hier wird aber ein Korrekturwert ermittelt, der den Bearbeitungsbildpunktwert nach oben schiebt. Liegt der Luminanzwert des Bearbeitungsbildpunktwertes in den Abschnitten zwischen den Werten Y2 und Y3, so wird ein negativer Korrekturwert ermittelt, der den Bearbeitungsbildpunktwert auf eine lineare Funktion abbildet, die eine Steigung aufweist, die um den Faktor 2 erhöht ist gegenüber der Steigung der linearen Funktion des ursprünglichen Übergangs. Diese lineare Funktion verläuft durch den Mittelwert Y3 des Übergangs. Entsprechendes geschieht für einen Bearbeitungsbildpunktwert, der in dem Abschnitt zwischen den Werten Y3 und Y4 liegt. Hier wird der Bearbeitungsbildpunktwert jedoch nach oben verschoben. Ein konkretes Beispiel für eine mathematische Realisierung des Verfahrens wird nachfolgend anhand von Formeln gegeben. Dabei wird die Zuordnung von Korrekturwerten in den verschiedenen Abschnitten mit Hilfe der "If-Then-Else"-An­ weisung beschrieben. Diese Anweisung ist dem Fachmann aus vielen Computerprogrammiersprachen wohlbekannt. Zu erwähnen ist noch, daß der benutzte Wert UC_ER_CTRL einen wählbaren Parameter darstellt, der die ganzzahligen Werte von -128 bis +127 annehmen kann. Der hier zu verwendende Wert wird für den Algorithmus einmalig bestimmt. Diese Optimierung dieses Parameters findet dann bei der Produktentwicklung z. B. für ein konkretes Fernsehchassis mit konkreter Farbbildröhre statt. Für eine optimale Funktion wird dieser Parameterwert häufig in der Nähe von dem Wert 0 liegen. Wird als UC_ER_CTRL der Wert -128 gewählt, so bedeutet dies, daß die Kantenversteilerungsfunktion abgeschaltet ist. Dieses ist anhand der Formel für den Zwischenwert ER_GAIN und YER leicht erkennbar. Die Luminanzwerte für Y0 und Y6 betreffen bei dem hier betrachteten Beispiel ganzzahlige Werte im Bereich von 0-128.

Rechenalgorithmus:

Das beschriebene Verfahren wird von einer Schaltung im Videosignalempfangsgerät durchgeführt. Ein grobes Blockschaltbild dieser Schaltung zeigt Fig. 3. Mit der Bezugszahl 20 ist die eigentliche Korrekturschaltung bezeichnet, die den zuvor beschriebenen Rechenalgorithums für jeden Bearbeitungsbildpunktwert durchführt. Die Bezugszahl 21 bezeichnet ein Steuerregister, in das der optimierte Parameter UC_ER_CTRL eingetragen wird. Die Bezugszahl 22 bezeichnet eine Steuereinheit. Über diese Steuereinheit 22 wird z. B. der Parameter UC_ER_CTRL in das Steuerregister 21 programmiert. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 22 über einen Adreß-, Daten- und Steuerbus 23 mit der Korrekturschaltung 20 verbunden. Die Korrekturschaltung 20 arbeitet mit dem Abtasttakt, der auch für die Abtastung des analogen Signals verwendet wird. Am Ausgang YOUT der Korrekturschaltung 20 stehen daher die korrigierten Bildpunktwerte mit dem gleichen Takt an, wie sie in die Korrekturschaltung 20 über den Eingang YIN eingelesen werden.

Die Suche nach den maximalen und minimalen Luminanzwerten in dem Bearbeitungsblock sowie die Suche der maximalen Differenzwerte zwischen zwei benachbarten Bildpunktwerten wird in der Korrekturschaltung 20 mit einer Schaltung durchgeführt, die in Fig. 4 dargestellt ist. Mit der Bezugszahl 30 ist praktisch ein Schiebespeicher bezeichnet, in dem alle Bildpunktwerte mit den Nummern Y05-Y10 gespeichert sind. Am Ausgang dieser Schaltung steht also der Bildpunktwert mit der Nr. Y10 an. Die Bezugszahl 31 bezeichnet jeweils einen Speicherplatz für einen Bildpunktwert. Die am Ausgang der jeweiligen Stufe 31 anstehenden Luminanzwerte sind jeweils am linken Bildrand angegeben. Sämtliche Stufen 30, 31 und 30 sind als Schiebespeicher organisiert. Am Ausgang des letzten Schiebespeichers 30 steht dann der Luminanzwert für den Bildpunkt Y24 an. Mit der Bezugszahl 32 sind Maximalwertauswahlschaltungen bezeichnet. Die erste Spalte von Maximalwertauswerteschaltungen 32 bewirkt die Auswahl des maximalen Luminanzwertes Y6 in dem betrachteten Bearbeitungsblock. Mit der Bezugszahl 33 sind Minimalwertauswahlschaltungen bezeichnet. Wie in Fig. 4 angegeben ist, wird durch die Spalte mit den Minimalwertauswahlschaltungen 33 der minimale Luminanzwert Y0 bestimmt. Mit der Bezugszahl 34 sind Subtrahier- und Betragsbildungsstufen bezeichnet. In jeder der Stufen wird einer der Werte A, B, C-J berechnet. Der größte Wert dieser Werte wird mit Hilfe der Maximalwert-Aus­ werteschaltungen 32 in der letzten Spalte ermittelt. An den Ausgängen der Schaltung gemäß Fig. 4 stehen also die ermittelten Werte Y6, Y0, Y1 und M an. Diese Werte werden zur nächsten Bearbeitungsstufe weitergeleitet.

Diese nächste Bearbeitungsstufe ist in der Fig. 5 dargestellt. Mit der Bezugszahl 35 sind in Fig. 5 Inverter bezeichnet. Addierschaltungen sind in Fig. 5 mit der Bezugszahl 36 bezeichnet. Darüber hinaus ist noch eine Schaltung angegeben, die eine Addition der Eingangsdaten mit nachfolgender Division durch den Wert 4 bewirkt. Diese Bearbeitungsstufen haben die Bezugszahl 38. Mit der Bezugszahl 37 ist eine Verarbeitungsstufe bezeichnet, die eine Addition der Eingangswerte und eine nachfolgende Division durch den Wert 2 bewirkt. Die Bezugszahl 39 bezeichnet eine Bearbeitungsstufe, in der der Betrag des Eingangswertes gebildet wird und dieser Wert durch 2 dividiert wird. Die Bezugszahl 40 bezeichnet schließlich eine Verarbeitungsstufe, in der der Eingangswert durch den Wert 128 dividiert wird. Schließlich bezeichnet noch die Bezugszahl 41 eine Multiplikationsstufe, die die Eingangswerte miteinander multipliziert. Als weitere Stufen kommen wiederum Maximalwertauswahlschaltungen 32 und Minimalwertauswahlschaltungen 33 vor. Die dargestellte Schaltung führt den zuvor beschriebenen zweiten Teil des Rechenalgorithmus durch, so daß an ihrem Ausgang YOUT der korrigierte Luminanzwert für den Bearbeitungsbildpunktwert Y14 ausgegeben wird. Bei näherer Betrachtung der Schaltung in Fig. 5 kann gezeigt werden, daß die dargestellte Struktur von Maximalwertauswahlschaltungen und Minimalwertauswahlschaltungen dem Zuordnungsprozeß des zuvor beschriebenen Rechenalgorithmus mit den "If-Then-Else"-Anweisungen entspricht.

Als nächstes wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel eines Verfahrens zur Verbesserung von Farbübergängen in einem Videosignal beschrieben. In der Fig. 6 ist ein Farbübergang dargestellt. Die Bezugszahl 10 bezeichnet den Farbübergang in ursprünglicher Form. Auf der Abszisse ist wiederum eine Ortskoordinate aufgetragen. Auf der Ordinate ist in diesem Fall der jeweilige Chrominanzwert eines Bildpunktes dargestellt. Die Einteilung der Abszisse in Bildpunktwerte ist wiederum der einfachheitshalber weggelassen worden. Die Bandbegrenzung ist wie bekannt bei den Chrominanzsignalen noch drastischer als bei den Luminanzsignalen. Die Übertragungs-Bandbreite beträgt für den Chrominanzanteil eines Fernsehsignals z. B. ca. 1,3 MHz. Da das menschliche Auge auf Farbübergänge jedoch wesentlich unempfindlicher reagiert, müssen die Farbübergänge im Gegensatz zu den Luminanzübergängen nicht genauso aufwendig verbessert werden. Es kommt deshalb bei den hier vorgestellten Verfahren eine etwas vereinfachte Übergangsfunktion zur Anwendung. Die Übergangsfunktion, die zur Korrektur der Farbübergänge eingesetzt wird, hat in Fig. 6 die Bezugszahl 11. Mit dem Bezugszeichen C0 ist der minimale Chrominanzwert des Übergangs bezeichnet. Mit der Bezugszahl C4 ist der maximale Chrominanzwert des Übergangs bezeichnet. Der Bezugswert C2 bezeichnet den Mittelwert zwischen dem maximalen Chrominanzwert C4 und minimalen Chrominanzwert C0. Der Mittelwert C2 wird wiederum zur Unterscheidung der oberen und unteren Abschnitte des Übergangs verwendet. Der obere Abschnitt und der untere Abschnitt wird hier jeweils nur in zwei Abschnitte eingeteilt. Als Bearbeitungsblock wird hier lediglich eine Folge von neun aufeinander folgenden Bildpunktwerten einer Videozeile betrachtet. Der entsprechende Bearbeitungsblock ist in Fig. 7 dargestellt.

Bei der Verbesserung des Farbübergangs wird praktisch das gleiche Verfahren angewendet wie bei der zuvor beschriebenen Kantenkorrektur. Für eine aktuellen Bearbeitungsbildpunktwert, der in dem in Fig. 7 dargestellten Bearbeitungsblock dem Wert C04 entspricht, wird wiederum ermittelt, in welchem Abschnitt des Übergangs der zugehörige Chrominanzwert liegt. Liegt der Chrominanzwert C04 in dem Abschnitt zwischen den Werten C0 und C1, so wird ihm ein negativer Korrekturwert zugeordnet, der den ursprünglichen Bearbeitungsbildpunktwert auf die in Fig. 6 dargestellte lineare Funktion mit geringer Steigung abbildet. Entsprechendes gilt für ein Bearbeitungsbildpunktwert, der in dem Abschnitt zwischen den Chrominanzwerte C3 und C4 liegt. Hier wird jedoch ein positiver Korrekturwert zugeordnet. Für Bearbeitungsbildpunktwerte, die in dem Abschnitt zwischen den Chrominanzwerten C1 und C2 liegen, werden Werte zugeordnet, die den aktuellen Bearbeitungsbildpunktwert auf die in Fig. 6 dargestellte lineare Funktion mit der in etwa um den Faktor 4 vergrößerten Steigung gegenüber dem ursprünglichen Übergang abbilden. In diesem Abschnitt werden die negativen Korrekturwerte zugewiesen. In dem ersten oberen Abschnitt zwischen den Chrominanzwerten C2 und C3 wird hingegen ein entsprechender positiver Korrekturwert zugeordnet.

Nachfolgend wird die konkrete mathematische Realisierung des beschriebenen Verfahrens zur Verbesserung der Farbübergänge anhand von Formeln offenbart.

Rechenalgorithmus:

Der Algorithmus ist so ausgelegt, daß jeweils zwei Chrominanzwerte CTI0 und CTI1 als Ausgabewerte berechnet werden. Pro Bearbeitungsbildpunktwert entstehen also am Ausgang zwei korrigierte Chrominanzwerte. Diese Verdoppelung der Abtastfrequenz wird deshalb gemacht, damit die nachfolgenden Stufen mit der gleichen Taktfrequenz arbeiten können. Die Erhöhung des Abtastratenverhältnisses der Art 4 : 4 : 4 entspricht dann nämlich einer Erhöhung der Abtastrate des Luminanzsignals Y im Vergleich zu den Farbdifferenzsignalen U, V, da die Farbdifferenzsignale bekannter Maßen bei den heutigen 4 :2 : 2-Fernsehsystemen mit der halben Abtastrate im Vergleich zur Luminanzabtastrate gewonnen werden. Wenn die ausgegebenen korrigierten Luminanzwerte und Chrominanzwerte als nächstes in entsprechende RGB-Signale umgerechnet werden und schließlich über D/A-Wandler zur Farbbildröhre ausgegeben werden, so vereinfacht sich diese Schaltung deutlich, da die Umrechnungen und D/A-Wandlungen alle mit der gleichen Taktfrequenz durchgeführt werden können.

Der in dem Rechenalgorithums verwendete Parameter UC_CTI_GAIN dient wiederum dazu das Verfahren zur Verbesserung von Farbübergängen in der Produktentwicklung für eine konkretes Fernsehchassis und eine konkrete Farbbildröhre zu optimieren.

Die schaltungstechnische Realisierung des Verfahrens ist sehr ähnlich zu der schaltungstechnischen Realisierung des zuvor beschriebenen Kantenkorrekturverfahrens. Die Fig. 8 zeigt das grobe Blockschaltbild für diese Schaltung. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen hier das gleiche wie in Fig. 3.

In Fig. 9 ist wiederum ein erster Schaltungsteil dargestellt, der zur Ermittlung der Maximal- und Minimal-Werte sowie der Zwischenwerte CI0 und CI1 und des Mittelwertes C2 dient. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszahlen die gleichen Komponenten wie in Fig. 4.

Die Schaltungsteile zur Berechnung der Ausgabewerte CTI0 und CTI1 sind in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Auch in diesen Figuren sind die Bezugszahlen von den vorhergehenden Figuren übernommen worden. Mit der Bezugszahl 42 ist eine Multiplizierstufe bezeichnet, die den Eingangswert mit dem Faktor -3 multipliziert. Mit der Bezugszahl 43 ist eine Bearbeitungsstufe bezeichnet, die den Eingangswert durch den Faktor 64 dividiert. Die Funktionsweise der beiden Schaltungsstufen kann den jeweiligen Figuren jeweils direkt entnommen werden. Die beschriebenen Schaltungsrealisierungen stellen jeweils optimierte Versionen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Das Verfahren kann in vielfältiger Form abgewandelt werden. Z.B. können die Bearbeitungsblöcke für andere Realisierungen anders gewählt werden. So können die betrachteten Bildpunktwerte z. B. so erweitert werden, daß 5, 7 oder 9 vertikal benachbarte Bildpunktwerte in dem Bearbeitungsblock berücksichtigt werden. Natürlich müssen dann auch die Rechenalgorithmen und die entsprechenden Schaltungsteile verändert werden. Als Übergangsbereich kommt selbstverständlich auch ein Übergang in Betracht, der entgegen den Darstellungen in den Fig. 1 und 6 von einem Bereich mit hohen Bildpunktwerten zu einem Bereich mit niedrigen Bildpunktwerten wechselt.

Das Verfahren ist in einer Vielzahl von Fernsehsignalempfangsgeräten einsetzbar. Es kann aber auch für Bildverbesserungsmaßnahmen bei Computermonitoren, etc. eingesetzt werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Bearbeitung von Übergangsbereichen in einem Bildsignal, wobei das Bildsignal aus einer Folge von digitalen Bildpunktwerten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von benachbarten Bildpunktwerten (Y04, Y10-Y18, Y24; C00-C08), die einen Bearbeitungsbildpunktwert (Y14, C04), für den ein korrigierter Bildpunktwert zu berechnen ist, umfaßt, zu einem Bearbeitungsblock zusammengefaßt wird, daß in dem Bearbeitungsblock der maximale und minimale Bildpunktwert (Y0, Y6; C0, C4) ermittelt wird, durch die der Übergangsbereich (Y0-Y6; C0-C4) definiert wird, daß der Übergangsbereich in eine Anzahl von Abschnitten bezüglich der Größe eines Bildpunktwertes eingeteilt wird, daß ermittelt wird, in welchem Abschnitt der Bearbeitungsbildpunktwert (Y14, C04) liegt, und dem Bearbeitungsbildpunktwert (Y14, C04) ein entsprechender Korrekturwert zugeordnet wird um den Bearbeitungsbildpunktwert entsprechend einer vorgegebenen Übergangsfunktion (11) zu vergrößern, zu verkleinern oder unverändert zu lassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übergangsbereich in eine Anzahl oberer und unterer Abschnitte eingeteilt wird, wobei in dem Fall, daß der Bearbeitungsbildpunktwert (Y14, C04) in einem der oberen Abschnitte des Übergangs liegt, ihm ein positiver Korrekturwert zugewiesen wird und in dem Fall, daß der Bearbeitungsbildpunktwert (Y14, C04) in einem der unteren Abschnitte des Übergangs liegt, ihm ein negativer Korrekturwert zugewiesen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mittelwert (Y3, C2) zwischen dem maximalen und minimalen Bidlpunktwert (Y6, Y0; C4, C0) in dem Bearbeitungsblock ermittelt wird und wobei der Mittelwert (Y3, C2) die oberen und unteren Abschnitte voneinander trennt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Verfahren zur Kantenversteilerung bei dem Bildsignal verwendet wird und das Bildsignal einem Luminanzsignal eines Videosignals entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Differenz des maximalen und minimalen Bildpunktwertes gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Übergangsbereich (Y0-Y6; C0-C4) in sechs Abschnitte eingeteilt wird und die Übergangsfunktion im ersten unteren Abschnitt und dritten oberen Abschnitt in etwa konstant verläuft, im zweiten unteren Abschnitt und zweiten oberen Abschnitt linear mit einer ersten Steigung verläuft und im dritten unteren und ersten oberen Abschnitt linear mit einer zweiten Steigung verläuft, wobei der Betrag der ersten Steigung kleiner als der Betrag der zweiten Steigung gewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste Steigung der Steigung des unbearbeiteten Übergangs entspricht und die zweite Steigung der in etwa um den Faktor zwei vergrößerten Steigung des unbearbeiteten Übergangs entspricht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-7, wobei der Bearbeitungsblock aus einer Matrix von Bildpunktwerten, bestehend aus drei aufeinanderfolgenden Videozeilen mit jeweils neun aufeinanderfolgenden Bildpunktwerten gewählt wird, wobei der Bearbeitungsbildpunktwert in der Mitte der Matrix liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Verfahren zur Verbesserung der Farbübergänge bei dem Bildsignal verwendet wird und das Bildsignal einem Chrominanzsignal eines Videosignals entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Übergangsbereich in vier Abschnitte eingeteilt wird und die Übergangsfunktion im ersten unteren Abschnitt und zweiten oberen Abschnitt linear mit einer dritten Steigung verläuft und im zweiten unteren und ersten oberen Abschnitt linear mit einer vierten Steigung verläuft, wobei der Betrag der dritten Steigung kleiner als der Betrag der vierten Steigung gewählt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die vierte Steigung der um den Faktor 4 vergrößerten Steigung des unbearbeiteten Übergangs entspricht.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Bearbeitungsblock aus neun aufeinanderfolgenden Bildpunktwerten (C00-C08) einer Videozeile besteht und der Bearbeitungsbildpunktwert (C04) in der Mitte der neun Bildpunktwerte (C00-C08) liegt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei zusätzlich zu dem Bearbeitungsbildpunktwert (C04) ein weiterer Bildpunktwert (CTI1) berechnet wird, der zwischen dem Bearbeitungsbildpunktwert (C04) und dem nachfolgenden Bildpunktwert (C05) liegt, um die Auflösung des Chrominanzsignals zu erhöhen.