DE2261228C2

DE2261228C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Unterdrückung des Kammeffekts bei der Aufzeichnung von dem Zeilensprungverfahren entsprechenden Videosignalen auf Kinofilm

Info

Publication number: DE2261228C2
Application number: DE2261228A
Authority: DE
Inventors: John D. Willowdale Ontario Lowry
Original assignee: ELLANIN INVESTMENTS Ltd TORONTO ONTARIO CA
Current assignee: ELLANIN INVESTMENTS Ltd TORONTO ONTARIO CA
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1982-05-06
Also published as: FR2169829A1; SU544396A3; FR2169829B1; CA956724A; NL7217375A; DE2261228A1; GB1349443A; JPS4871127A; US3716670A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrükkung des Kammeffekts bei der Aufzeichnung von dem Zeilensprungverfahren entsprechenden Videosignalen auf Kinofilm, wobei auf dem Kinofilm jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgende Halbbilder entsprechend dem Zeilensprungverfahren ineinandergeschachtelt aufgezeichnet werden sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Värfahrens.

Beim Aufzeichnen von Videosignalen nach dem vorstehenden, z. B. aus der DE-OS 14 62 797 bekannten Verfahren auf Kinofilm neigen hauptsächlich sich horizontal bewegende Gegenstände mit betonten, im wesentlichen senkrechten Kanten aufgrund der gleichzeitigen Darstellung zweier zeitlich gegeneinander versetzter Halbbilder zum sogenannten Kammeffekt des Bilds. Dieser Kammeffekt beruht auf der Tatsache, daß das normale Videovollbild aus zwei ineinander geschobenen Rasterbildern besteht, bei denen alle Zeilen der einen Parität (d. h. der ungeradzahligen Zeilen) zuerst abgetastet werden und bei denen die Zeilen der entgegengesetzten Parität (d. h. der geradzahligen Zeilen) danach abgetastet werden. Jedes Einzelbild der Bilddarstellung setzt sich deshalb aus zwei ineinander geschachtelten zeitlich getrennten Halbbildern entgegengesetzter Parität zusammen.

In einem normalen Videosystem werden die aufeinander folgenden Halbbilder mit einer Zeitverschiebung von V₆₀ Sekunde abgetastet. Diese Zeit reicht für einen Gegenstand in einer einigermaßen bewegten Szene aus. um sich über eine recht beachtliche Entfernung zu bewegen, so daß der Gegenstand in unterschiedlichen Lagen der ungeradzahligen Zeilen und der geradzahligen Zeilen des Bilds erscheint, die aber in der Darstellung des Films gleichzeitig vorhanden sind. Der in einem sehr scharfen Bild hervorgerufene visuelle Effekt ist ein störendes Ausgezacktsein der sich bewegenden Kante, das wie die Zähne eines feinen Kamms aussieht. Dieses Problem existiert nicht in reinen Videoanwendungsfällen, da die Halbbilder in ihrer richtigen zeitlichen Beziehung nacheinander dargestellt werden.

Eine Möglichkeit, mit der der Kammeffekt verhindert werden kann, besteht darin, daß das Ablastsigrial des geradzahligen Halbbilds durch kontinuierliche Interpolation zwischen den ungeradzahligen Zeilen zu beiden

Sehen der gerade abgetasteten geradzahligen Zeile gewonnen wird. Diese Ausführungsform ist jedoch für hochauflösende Systeme unbrauchbar, da sie die vertikale Auflösung um die Hälfte vermindert. Es wurde

deshalb eine etwas verfeinerte Methode benötigt.

Die Erfindung hat nun die Aufgabe, bei einem Verfahren der eingangs erläuterten Art den Kammeffekt zu verhindern ohne daß hierbei die vertikale Auflösung verschlechtert wird. Ferner soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung geschaffen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgabe dadurch, daß einem der beiden Halbbilder eine Primär-Parität und dem anderen eine Sekundär-Parität zugeordnet wird, daß weitgehende Übereinstimmung zwischen einer gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile und einer benachbarten Sekundär-Paritätszeile erfaßt wird, daß weitgehende Übereinstimmung zwischen den beiden der gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile benachbarten Primär-Paritäts2eilen erfaßt wird, daß ein weitgehender Unterschied zwischen der gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile und einer der benachbarten Primär-Paritätszeilen erfaßt wird und daß bei Vorliegen dieser Übereinstimmungen und dieses Unterschieds, und nur dann, die entsprechende Bildinformation der gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile durch eine aus wenigstens einer der benachbarten Primär-Paritätszeilen abgeleitete Bildinformation ersetzt wird.

Das den Kammeffekt unterdrückende Verfahren beruht darauf, daß sich die Korrektur nur auf diejenigen Bereiche des Bilds beschränkt, in denen eine Bewegung erfaßt wurde. Zunächst wird ein Halbbild jedes Einzelbilds der Videobilddarstellung zum Haupt- oder Primär-Paritätshalbbild bestimmt Das andere Halbbild ist dann das Sekundär-Paritätshalbbild und wird immer dann durch Information aus dem Primär-Paritätshalbbild ersetzt, wenn ein Bildelement einer Sekundär-Paritätszeile nicht mit dem entsprechenden Bildelement einer benachbarten Primär-Paritätszeile übereinstimmt. Wenn das ungeradzahlige Halbbild zum Haupt- oder Primär-Paritätshalbbild bestimmt wird, kann das Verfahren bereits durch einfaches Vergleichen jeder geradzahligen Zeile mit einer benachbarten ungeradzahligen Zeile ausgeführt werden. Besteht ein Unterschied zwischen den verglichenen Zeilen, so ersetzt eine Schaltungsanordnung, solange der Unterschied andauert, das Signal der geradzahligen Zeile durch eine Interpolation der Signale der nächsten und der folgenden ungeradzahligen Zeilen.

Da bei diesem in gewissem Maß zufriedenstellenden Grundverfahren nicht zwischen einem Kamm und einer horizontalen Grenzstelle unterschieden wird, kann die vertikale Schärfe in der bewegten Bereichen des Bilds, in denen die Schärfe allerdings viel weniger kritisch ist als in den stationären Bereichen, noch etwas verringert sein.

Aus diesem Grund ist ein dreifacher Bildparametervergleich anstelle des einfachen vorgesehen. Der erste Vergleich erfolgt zwischen einer abgetasteten Sekundär-Paritätszeile (z. B. einer geradzahligen Zeile), nachfolgend als »Hauptzeile« bezeichnet und einer benachbarten (geradzahligen) Sekundär-Paritätszeile. Der zweite Vergleich erfolgt zwischen zwei der Sekundär-Paritätshauptzeile benachbarten (ungerad· zahligen) Primär-Paritätszeilen. Der dritte Vergleich erfolgt zwischen der (geradzahligen) Sekündär-Päritätshauptzeile und einer benachbarten (ungeradzahligen) Primär-Paritätszeile.

Liegt eine Kammeffektsituation vor, so muß jeweils der erste Und der zweite Vergleich Identität zeigen (andernfalls liegt eine horizontale Grenzstelle vor), während der dritte Vergleich einen Unterschied ergeben muß (da andernfalls kein Kamm vorliegt). Nur wenn aüe drei Bedingungen zutreffen, wird die Hauptzeile durch eine Interpolation benachbarter Zeilen mit entgegengesetzter Parität (d. h. ungeradzahliger Zeilen) ersetzt Obwohl die Hauptzeile in den Bewegungsbereichen durch eine einzige ungeradzahlige Zeile ersetzt werden kann, ist eine Interpolation vorzuziehen, da sie den entlang einer diagonalen Grenzstelle ansonsten entstehenden Stufeneffekt abschwächt

Ein geringer Nachteil des Verfahrens ist, daß der Kammeffekt über wenigstens vier Zeilen auftreten muß, bevor er unterdrückt werden kann. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß, solange er nicht über eine beträchtliche Anzahl von Zeilen auftritt nicht als störend empfunden wird.

Beim Verarbeiten eines Farbvideosignals muß der Kammeffekt im Helligkeitskanal und im Farbsättigungskanyl getrennt eliminiert werden, da die Phasenbeziehung des FarbsättigungssignL^ zwischen benachbarten Zeilen dergleichen Parität eine .80°-Phasenumkehr eines der Signale sowohl beim ersten als auch beim zweiten Vergleichsschritt erforderlich mach». Eine hierfür geeignete Schaltungsanordnung ist in den Unter^nsprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden Hierbei zeigt

F i g. 1 ein den Kammeffekt darstellendes Abtastdiagramm;

Fig. 2 ein Abtastdiagramm zur Darstellung eines Doppelbildkammeffekts;

Fig. 3 ein Abtastdiagramm zur Darstellung der entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Vergleiche; und

Fig.4 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Phänomen des sogenannten Kamineffekts ist in F i g. 1 dargestellt. In dieser Figur soll sich ein schwarzes Objekt des Bilds von links nach rechts gegen einen weißen Hintergrund bewegen. Während der Abtastung des ungeradzahligen Halbbilds befindet sich das Objekt im wesentlichen in der mit Darstellung bei ungeradzahligem Halbbild bezeichneten Stellung und wird im Bild durch die ungeradzahligen Abtastzeilen 11, 13, i5 usw. aufgezeichnet. Bis die Abtastung des geradzahligen Halbbilds V₆₀ Sekunde später das Objekt erreicht hat. hat sich dieses in die mit »Darstellung bei geradzahligem Halbbild« bezeichnete Stellung weiterbewegt, in der es im Bild durch die geradzahligen Abtastzeilen 12, 14,16 usw. aufgezeichnet wird. Sind beide Halbbilder als einziges Einzelbild eines Kinofilms gleichzeitig vorhanden, io führt das dazu, daß die Abbildung des schwarzen Objekts an beiden Seiten durch einen Kammbereich begrenzt wird, in dem sich die schwarzen Zeilen des Objekts mit den weißen Zeilen des Hintergrunds abwechseln.

Wenn das Objekt dünn ist and sich schnell bewegt (wie z. B. ein während einer Szene geschwungener Golfschläger), so kann der Kammeffekt, wie in F i g, 2 dargestellt, zu einem Doppelbild entarten,

Durch ein einfaches interpolationsverfahren, durch das jede geradzahlige Zeile durch eine Interpolation der darüber und darunter liegenden ungeradzahligen Zeilen kann der Kammeffekt selbstverständlich Vermieden werden. Andererseits läßt der 5Ö%ige Verlust der vertikalen Auflösung das Bild weich oder unscharf

aussehen; das einfache Interpolationsverfahren ist deshalb in qualitativ hochwertigen Anwendungsfällen, in denen der Kammeffekt zum Problem wird, unbrauchbar.

Das Grundkonzept der Erfindung beruht darauf, daß nur in denjenigen Flächen des Bilds interpoliert (oder sonstwie zeilensubsliiuiert) wird, in denen zwischen den Halbbildern tatsächlich sich etwas bewegt. Auf diese Weise wird die Schärfe des Bilds überall bis auf die eigentlich bewegten Grenzstellen beibehalten; der Schärfemangel wird jedoch infolge des verwischten Eindrucks der Bewegung kaum bemerkt.

Das Grundkonzept besteht darin, daß jeder Unterschied zwischen einer abgetasteten Sekundär-Paritätshauptzeile und einer benachbarten Primär-Paritätszeile erfaßt wird, und daß, sobald ein Unterschied erfaßt wird, das Signal der Hauptzeile durch ein aus einer oder mehreren Primär-Parüätszeilen abgeleitetes Signal ersetzt wird. Dieses Konzept verhindert jedoch nicht den Schärfeverlust stationärer horizontaler Kanten des Bilds, da diese Kanten den gleichen Unterschied zwischen benachbarten Zeilen hervorrufen, wie der Kammeffekt.

Damit das erfindungsgemäße Konzept wirksam durchgeführt werden kann, müssen Vorkehrungen zum Unterscheiden eines Kamms und einer stationären horizontalen Kante getroffen werden. Ein bevorzugtes Verfahren, das diesen Unterschied macht, ist in F i g. 3 dargestellt. In dieser Figur ist die aufzuzeichnende Hauptzeile mit C bezeichnet. Tritt zwischen den vertikalen strichpunktierten Linien der Fig.3 ein Kamm auf, so sind in der Kammfläche folgende Beziehungen möglich:

1. die Zeile C und die Zeile A sind gleich (beide sind schwarz);

2. Die Zeile D ist gleich der Zeile B(beide sind weiß); und

3. die Zeile C ist ungleich der Zeile D (Cist schwarz und D ist weiß).

In der Hintergrundfläche auf der linken Seite der Kammfläche in Fig. 3 ist die Beziehung 3 falsch: Alle Zeilen sind weiß. In der Objektfläche auf der rechten Seite der Kammfläche ist die Beziehung 3 ebenfalls falsch: Alle Zeilen sind schwarz. Verläuft eine horizontale Kante zwischen den Zeilen A und C so ist die Beziehung 1 falsch; veriäuft eine horizontale Kante zwischen den Zeilen B und D. so ist die Beziehung 2 falsch.

Die Schaltung nach Fig.4 ist so konstruiert, daß sie die Zeile Cdurch eine 50 : 50-Mischung der Zeilen ßund D ersetzt wenn, und nur wenn alle drei oben genannten Beziehungen richtig sind. Das Videosignal ist ständig am Eingang 20 verfügbar, wo es in einer Verzögerungsleitung 22 um ein Zeilenintervalt verzögert wird und die Zeile A bildet Eine Verzögerungsleitung 24 verzögert es um ein Halbbildintervall und Hefen die Zeile B und eine Verzögerungsleitung 26 verzögert es um ein Halbbildintervail weniger einem Zeilenintervall und liefert die Zeile D. Das unverzögerte Videosignal des Eingangs 20 liefert die Hauptzeile C

Ob die Beziehung ί zutrifft, stellt ein Komparator 28 durch Vergleichen der Zeilen A und C fest. Jeder Unterschied (unabhängig vom Vorzeichen) zwischen den Zeilen A und C führt zu einem dieser Differenz proportionalen Steuersignal 30. Das Steuersignal 30 ■wird einem Gatter 32 zu einem noch zu erläuternden Zweck zugeführt. Auf die gleiche Weise prüft ein Komparator 34, ob die Beziehung 2 zutrifft: er erzeugt ein Steuersignal 36, das einem Gatter 38 zugeführt wird.

Ein Komparator 40 prüft durch Vergleich der Zeilen C und D, ob die Beziehung 3 zutrifft. Der Komparator 40 überführt jeden Unterschied (Unabhängig Vom Vorzeichen) zwischen den Zeilen Cund D in ein diesem Unterschied proportionales Steuersignal 42. Das Steuersignal 42 wird einem nachstehend noch näher er läufer ten Wählschalter· 44 zugeführt.

Die Gatter 32, 38 und der Wählschalter 44 sind so eingerichtet, daß sie nicht betätigt werden, solange ihre Steuersignale nicht einen Unterschied ausreichender Größe anzeigen, der im Bild einen sichtbaren Kammeffekt verursacht.

Der Wählschalter 44 hat zwei Eingänge, zwischen denen er wählen kann. Das obere Eingangssignal in Fig.4 ist die Hauptzeile C. Dem unteren Eingang wird eine 50 : 50-Mischung der Zeilen B und D (der beiden üngeradzahligen Zeilen, die der Hauptzeile C benachbart sind) zugeführt; gemischt wird hierbei durch die aus Klemmverstärkern 49, 51 gespeisten Widerstände 45, 47.

Damit das Steuersignal 42 den Wählschalter 44 betätigen kann, bevor der Zeilenzuwachs oder das Bildelement, das den Wählvorgang auslöste, den Wählschalter 44 erreicht, sind Verzögerungsleitungen 46, 48 vorgesehen. Eine Verzögerungsleitung 50 koinpensiert lediglich unvermeidbare Schaltkreisverzöge'ungen des Wählschalters 44 und der Mischerkomponenten 45, 47,49, 51 und stellt sicher, daß die beiden Eingangssignale eines Paritätswählschalters 52 gleichzeitig auftreten.

Wie bereits beschrieben, führt eine Differenz zwischen den Zeilen C und D, d. h. das Zutreffen der Beziehung 3, zum Auftreten des Steuersignats 42. Auf das Steuersignal 42 hin wählt der Wählschalter 44 seinen unteren Eingang, d. h. er überträgt die Kombination der Zeilen B und D zum Paritätswählschalter 52. Fehlt das Steuersignal 42, so wählt der Wählschalter 44 seinen oberen Eingang, d. h. er überträgt die Zeile Czum Paritätswählschalter 52.

Solange die Beziehungen 1 und 2 zutreffen, fehlen die Steuersignale 30 und 36. Unter dieser Bedingung leiten die Gatter 32 und 38 und lassen das Steuersignal 42 ungehindert durchtreten, wenn es auftritt Trifft jedoch eine der Beziehungen 1 oder 2 nicht zu, so wird das Gatter 32 oder 38 durch das Steuersignal 30 oder 36 eingeschaltet was den Durchtritt des Steuersignals 42 zum Wählschalter 44 verhindert Auf diese Weise wird die Hauptzeile C dann und nur dann durch die Kombination der Zeilen B und D ersetzt, wenn die Beziehungen 1, 2 und 3 insgesamt zutreffen und damit das Vorhandensein eines Kamms bestimmt ist

Wenn, wie im obigen Beispiel angenommen wurde, das ungeradzahlige Halbbild das Haupt- oder Primär-Pantätshalbbild ist, so muß in keinem Fall eine ungeradzahlige Hauptzeile durch eine geradzahlige oder Sekundär-Paritätszeile ersetzt werden. Der Paritätswählschalter 52 wird dementsprechend durch Abtastschaltungen 54 so betätigt, daß er während der Abtastung eines ungeradzahligen Halbbilds seinen oberen Eingang (d. h. stets Zeile C) auswählt, bzw. daß er bei Abtastung des geradzahligen Halbbilds seinen unteren Eingang (d.h. in den Kammflächen die Kombination der. Zeilen B und D und ansonsten die Zeile Q wählt

Der Nutzeffekt der Schaltung nach Fig.4 besteht darin, daß das am Ausgang 56 auftretende Videosignal im wesentlichen die Schärfe des Videosignals am

Eingang 20 hat, daß jedoch die Kämme unterdrückt sind. Als Störung des Bilds bleibt am Ausgang 56 lediglich eine leichte Unscharfe an jedem Ende einer horizontal sich bewegenden vertikalen Grenzstelle zurück, die jedoch aufgrund der Bewegung der Gfenzsfelle selbst bei Großbilddarstellung nicht sichtbar wahrzunehmen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Unterdrückung des Kamm-Effektes bei der Aufzeichnung von dem Zeilensprungverfahren entsprechenden Videosignalen auf Kinofilm, wobei auf dem Kinofilm jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgende Halbbilder entsprechend dem Zeilensprungverfahren ineinandergeschachtelt aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet,

daß einem der beiden Halbbilder eine Primär-Parität und dem anderen eine Sekundär-Parität zugeordnet wird,

daß weitgehende Obereinstimmung zwischen einer gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile und einer benachbarten Sekundär-Paritätszeile erfaßt wird.

daß weitgehende Obereinstimmung zwischen den beiden der gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile benachbarten Primär-Paritätszeilen erfaßt wird,

daß ein weilgehender Unterschied zwischen der gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile und einer der benachbarten Primär-Paritätszeilen erfaßt wird und daß bei Vorliegen dieser Übereinstimmungen und dieses Unterschieds, und nur dann, die entsprechende Bildinformatioit der gerade abgetasteten Sekundär-Paritätszeile durch eine aus wenigstens einer der benachbarten Primär-Paritätszeilen abgeleitete Bildinformation ersetzt wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei von einer Videosignalquelle naci, dem Tiilensprungverfahren gelieferten Videosignahn, gekennzeichnet durch eine das Videosignal um ein Z ilenintervall verzögernde erste Verzögerungseinrichtung (22), eine das Videosignal um ein Halbbildinterval! verzögernde zweite Verzögerungseinrichtung (24) und eine das Videosignal um ein Halbbildintervall weniger einem Zeilenintervall verzögernde dritte Verzögerungseinrichtung (26), durch einen das Videosignal und das Ausgangssignal der ersten Verzögerungseinrichtung (22) vergleichenden ersten Komparator (28), der be/ einem Unterschied zwischen diesen Signalen ein erstes Steuersignal abgibt, durch einen die Ausgangssignale der zweiten (24) und der dritten Verzögerungseinrichtung (26) vergleichenden zweiten Komparator (34), der bei einem Unterschied zwischen diesen Signalen ein zweites Steuersignal abgibt, durch einen das Videosignal und das Ausgangssignal der dritten Verzögerungseinrichtung (26) vergleichenden dritten Komparator (40), der bei einem Unterschied zwischen diesen Signalen ein drittes Steuersignal abgibt, durch eine Ausgangsschaltung (56), und durch einen Wählschalter (44), der auf das erste, zweite und dritte Steuersignal ansprechend wahlweise das Videosignal oder ein aus den Ausgangssignalen der zweiten (24) und der dritten Verzögerungseinrichtung (26) abgeleitetes Signal an die Ausgangsschaltung (56) weiterleitet.

3, Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählschalter (44) auf das Auftreten des dritten Steuersignals und das Fehlen des ersten und des zweiten Steuersignals anspricht.

4, Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Gatter (32; 38) vorgesehen sind, die bei Auftreten des ersten bzw- des zweiten Steuersignals die Übertragung des dritten Steuersi-

gnals an den Wählschalter (44) verhindern.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählschalter (44) wahlweise das Videosignal oder eine Kombination der Ausgangssignale der zweiten (24) und der dritten Verzögerungseinrichtung (26) weiterleitet

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Wählschalter (52) während der Abtastung eines Halbbilds der einen Parität das Videosignal und während der Abtastung eines Halbbilds der entgegengesetzten Parität das Ausgangssignal des erstgenannten Wählschalters (44) an die Ausgangsschaltung (56) weiterleitet.