DE2936263A1

DE2936263A1 - Anlage zum standbildfahren

Info

Publication number: DE2936263A1
Application number: DE19792936263
Authority: DE
Inventors: Paul Roderick Noel Kellar; Peter Colin Michael; Richard John Taylor
Original assignee: Micro Consultants Ltd
Current assignee: Quantel Ltd
Priority date: 1978-09-07
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1980-03-27
Also published as: DE2936263C2; US4272787A

Description

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Micro Consultants Limited η ' 2 9 3 G ? ?13

5 West Mills

Newbury, Berkshire, England

Anlage zum Standbildfahren

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Standbildfahren mit einem Einzelbildspeicher zum Speichern von Informationen aus dem ersten und zweiten Halbbild eines Fernsehbildes.

Von Zeit zu Zeit ist es notwendig, ein unbewegtes Fernsehbild zu Übertragungszwecken aus einer Szene zu erzeugen, die ursprünglich sich bewegende Teile enthielt. Eine Vorrichtung, die in der Lage ist, ein Standbild aus einem sich bewegenden Fernsehbild zu erzeugen, besteht aus einem Halbbild- oder Einzelbildspeicher, in den Fernsehinformationen nacheinander eingegeben und aus dem dieselben Informationen nacheinander zwecks Weiterübertragung zurückgeholt werden. Ein derartiger Einzelbildspeicher ist in der Verarbeitungsanlage des US-Patents ¹J I¹JS 070 offenbart, und dieser Speicher ist Gegenstand der US-Patentanmeldung 76¹J I¹Je (und der britischen Patentanmeldung 6585/76). Eine Standkopie erfolgt dadurch, daß der Einschreibvorgang gesperrt wird, so daß die zu irgendeinem Zeitpunkt in dem Speicher enthaltenen Daten zyklisch ausgelesen und weiterübertragen werden.

Wenn der Speicher einen Speicher für ein einzelnes Halbbild umfaßt, wird das Halbbild wiederholt, um ein Zeilensprungsystem von zwei Halbbildern gemäß den an ein Standardfernsehsystem, wie z.B. PAL oder NTSC, gestellten Anforderungen zu erzeugen.

Wenn der Speicher einen Einzelbildspeicher umfaßt, ist es erforderlich das Verfahren während einer Standkopie abzuwandeln, da während

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ORIGINAL INSPECTED

Copy

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des Einschreibvorgangs, der dem Standbildfahren voranging, aufgrund einer Bewegung eine Differenz zwischen den beiden im Speicher befindlichen Halbbildern stattgefunden haben kann. Normalerweise wird dieses Bewegungsflimmern dadurch verhindert, daß die Funktion des einen oder anderen Halbbildes im Speicher gesperrt und von einem wiederholten einzelnen Halbbild Gebrauch gemacht wird, anstatt die Ausgabe von zwei Halbbildern anzusteuern, die zum Einsatz gebracht werden könnte, wenn das Bild vollkommen unbeweglich ist (siehe auch Figur 1).

Der Hauptnachteil eines derartigen Systems ist die Verringerung der vertikalen Auflösung, die durch die Verwendung eines Systems mit einem einzelnen Halbbild bewirkt wird, was die vertiKale Bandbreite effektiv halbiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil auszuschalten oder zu vermindern, um eine Standkopie zu erzeugen, die möglichst die vollen vertikalen Details enthält.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Bewegungserfassungseinrichtung zum Erfassen jeglicher Bildbewegung, eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, die eine erfaßte Bewegung anzeigen, und eine Wäh'.l einrichtung zur wahlweisen Ausgabe von Informationen au3 einem einzigen Halbbild oder beiden Halbbildern in Abhängigkeit von den gespeicherten Bewegungsdaten vorgesehen sind.

Ferner wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Standkopieren eines Fernsehbildes angegeben, und zwar dadurch, daß Informationen aus dem ersten und zweiten Halbbild des Fernsehbildes gespeichert werden, in dem sich wenigstens einige Teile befinden können, die sich gegenüber einem vorherigen Einzelbild bewegt haben, wobei dieses ,

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QFWGlNAL INSPECTED COPY

Verfahren gekennzeichnet ist durch das Erfassen einer an den Informationen vorhandenen Bildbewegurg, das Speichern von Daten darüber und die wahlweise Herausgabe von Informationen aus einem einzigen Halbbild oder beiden Halbbildern des Bildes in Abhängigkeit von den gespeicherten Bewegungsdaten.

Somit schafft die Erfindung die Möglichkeit, Bildpunkt nach Bildpunkt wahlweise zu bestimmen, ob eine Bewegung stattgefunden hat, und wenn eine Bewegung stattgefunden hat, das Auslesen wahlweise zu steuern, so daß Informationen aus beiden Halbbildern verwendet werden, wenn keine Bewegung erfaßt wurde und nur ein einziges Halbbild verwendet wird für Teile des Bildes, bei denen eine Bewegung stattgefunden hat.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine bekannte Anordnung zum Standbildfahren, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Anlage zum Standbildfahren

gemäß der Erfindung
Figur 3 ein Verfahren zum Speichern von Bewegungsinformationen mit

den zugeordneten Videodaten,
Figur 4 eine für das Bewegungserfassungssystein geeignete Anordnung

und
Figur 5 eine mehr ins einzlene gehende Anordnung zur Steuerung des Leseselektors.

Um einen Vergleich zwischen einer bekannten Anlage zum Standbildfahren und der Erfindung zu ermöglichen, ist eine bekannte Anordnung in Figur 1 dargestellt. Nachdem ankommende Videosignale in Luminanz- und Chrominanzkomponente (Y, I und Q) im Dekodierer 10 entschlüsselt

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worden sind, werden sie im Analog-Digital-Umsetzer 11 in digitale Form umgesetzt und über den Schreibselektor 14 zum Einzelbildspeicher 15 geleitet. Der Selektor und der Speicher werden von der Speichersteuerung 16 gesteuert. Die Speichersteuerung 16 ermöglicht d^urch innere Bildpunktzähler eine Bildspeicherschreibadressierung der ankommenden Bildpunktinformationen und bestimmt ebenfalls die Halbbildwahl, wobei die normalen ankommenden Synchronimpulse als Bezug verwendet werden. In ähnlicher Weise wird bei der Adressierung und Halbbildwahl an der Leseseite des Systems von den Ausgabesynchronimpulsen als Bezug für die Speichersteuerung 16 Gebrauch gemacht, die die Leseadressierung für den Speicher und den Leseselektor 18 steuert. Wenn das System in der Betriebsart Standkopieren gefahren wird, ist der Schreibvorgang gesperrt und der Lesevorgang modifiziert dadurch, daß das Schalten von Halbbild zu Halbbild gesperrt ist, so daß eine Folge mit einem einzigen Halbbild für das gesamte Bild wiederholt wird. Diese Folge eines einzigen Halbbildes verringert die vertikale Auflösung, und dieses Problem wird durch die Erfindung gelöst.

Das Ausführungsbeispiel der Anlage zum Standbildfahren nach der Erfindung, das in Figur 2 dargestellt ist, umfaßt einen Schreibselektor IM, der so geschaltet werden kann, daß er in Abhängigkeit davon, aus welchem Halbbild die ankommenden Informationen stammen, die, ankommenden Videoinformationen in die Speicherfläche des ersten oder zweiten Halbbildes des Einzelbildspeichers 15 eingibt, wobei bekannte Techniken angewendet werden. Es wird vorausgesetzt, daß die Informationen bereits in digitaler Form sind; sollte das ankommende Signal jedoch analoge Form haben, könnte dieses Signal zunächst über einen Analog-Digital-Umsetzer unter Anwendung normaler Techniken in die

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erforderliche Form umgesetzt werden.

Der Leseselektor 18 kann in ähnlicher Weise wie der Schreibselektor arbeiten, jedoch wird er in diesem System von dem Bewegungsdetektor 23 und dem Markierungsspeicher 24 gesteuert, damit er während eines Einzelbildes so oftj wie es erforderlich ist, geschaltet werden kann, um das erforderliche Halbbild in Abhängigkeit einer Bildpunkt um Bildpunkt erfaßten Bewegung zu wählen. Die Speichersteuerung, die in dieser Figur weggelassen ist, wäre in der Praxis vorhanden; sie ist hier jedoch wegen der besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigt.

Figur 3 zeigt ein Heispiel des Formats der Video- und Markierungsdaten. Die Videodaten sind als 8-Bit-Wort dargestellt, in dem ein zusätzliches einzelnes Bit zur Erstellung der Bewegungsmarkierung zur Verfügung steht. Obgleich gezeigt ist, daß die Bewegungsmarkierung in einem getrennten Speicher 24 in Figur 2 gespeichert wird, kann der Markierungsspeicher einteilig mit dem Einzelbildspeicher 15 sein, sofern dieser in geeigneter Weise erweitert wird.

Bewegungserfassungsverfahren sind bereits bekannt. In dem in der britischen Patendanmeldung 42751/76 (US-Anmeldung 841 519) beschriebenen Verarbeitungssystem sind Bewegungsdetektoren zum Einsatz in adaptiven Rauschverminderungsanlagen und adaptiven Interpolationsanlagen erläutert. In den vorgenannten Anmeldungen sind ein Bewegungsdetektor zusammen mit einer Anlage zur Expansion, Kontraktion und Rauschunterdrückung des Fernsehbildes in einem Vorrichtungssystem integriert vorgesehen. Bei der Anlage, die Gegenstand dieser Anmeldung ist, können die bereits beschriebenen Bewegungsdetektoranlagen zum Einsatz gelangen, damit Standkopien verbessert werden. Es gibt eine Anzahl

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von Wegen, die Bewegung in einem Fernsehbild zu erfassen, wobei die einfachste sich auf einen Vergleich der Daten über das gegenwärtige Halbbild mit denen eines gleichwertigen zur einem früheren Zeitpunkt aufgenommenen Halbbildes stützt. Mit anderen Worten wird der Eingang und Ausgang eines Einzelbildspeichers verglichen, um eine Differenz zu erfassen. Ein wirksamer Bewegungsdetektor muß zwischen "ame he η und Bewegung unterscheiden können, die in vieler Hinsicht gleichartige Eigenschafen aufweisen. Bei dieser Erfindung soll ein Bewegungsdetektor nicht im einzelnen beschrieben werden; es soll lediglich von einem wirkungsvollen verfügbaren Bewegungsdetektor Gebrauch gemacht werden, der die zu erläuternde Standkopieverarbeitung vornehmen kann. Um jedoch voll verständlich zu machen, wie ein Bewegungsdetektor arbeitet, um ein ausreichendes Verständnis der vorliegenden Anmeldung zu ermöglichen, ist ein grundsätzliches Detektorschema in Figur H dargestellt. Dieses System sowie aufwendigere Detektorsysteme sind den vorgenannten Anmeldungen zu entnehmen.

In diesem Detektorsystem subtrahiert ein Subtrahierer 30 in dem Detektor 23 ankommende Daten von alten Daten, die von einem Ausgang des Einzelbildspeichers 15, gesteuert von den Standardbildpunktzählern, die der Speichersteuerung l6 zugeordnet sind, in normaler Weise, so daß der von dem Subtrahierer empfangene Bildpunkt demselben Bildpunkt aus einem vorherigen Halbbild entspricht. Der Ausgang des Subtrahierers 30 wird von einem Komparator 31 empfangen, der diesen Ausgang mit einem vorgegebenen Schwellenpegel vergleicht. Wenn dieser Pegel überschritten wird, so gilt, daß sich das Bild an dieser Stelle bewegt hat und der Komparatorausgang stellt effektiv die Bewegungsmarkierung zur Speicherung als L- oder 0 Pegel bereit, um die 1-Bit- Markierung zu erstellen. Aufwendigere Bewegungsdetektoren wurden

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diesen 1-Bit-Zustand in komplizierterer Art und Weise bestimmen, um zwischen echter Bewegung und Bildrauschen zu unterscheiden (wie es in den oben genannten Anmeldungen erläutert ist).

Wie bereits ausgeführt, kann die Bewegungsmarkierung in einem getrennten Bewegungsmarkierungsspeicher 2k gespeichert werden, jedoch kann alternativ - wie in Figur 4 dargestellt - Gebrauch von dem vorhandenen Einzelbildspeicher gemacht werden, wenn dieser so erweitert wird, daß Vorsorge für das zusätzliche Bit getragen werden kann. Dieses Markierungsbit wird während der Standbildbetriebsart ebenfalls festgehalten.

Wenn man beispielsweise unter erneuter Bezugnahme auf Figur 2 eine Einzelbildspeicheranlage voraussetzt, die eine völlig unbewegte Szene untersucht, ist es durchaus möglich, den gesamten Inhalt des Einzelbildspeichers in wiederholender Art und Weise zu verwenden, um die Standszene ohne Bewegungsflimmern und ohne Verlust in der vertikalen Auflösung wiederherzustellen.

Lediglich während Zeiträumen, in denen eine Bewegung zwischen den beiden Halbbildern stattfindet, wird es notwendig, ein einziges Halbbild zur Standbildwiedergabe zu verwenden. In der erfindungsgemäßen Anlage wird eine Kombination von Einzelhalbbild- und Doppelhalbbildwiedergabe verwendet, um das sich ergebende wiederhergestellte Standbild to optimieren.

Das Prinzip der Erfindung befaßt sich somit mit dem Verwenden der Teile der beiden Einzelbilder, die unbeweglich bleiben, und der Teile eines einzigen Einzelbildes, das sich bewegt, um ein Standbild mit vollen Details wiederzugeben. Der von den vorher erfaßten Bewegungsdaten gesteuerte Leseselektor 18 schaltet zwischen Einzelhalbbild-

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und Doppelhalbbildwiedergabe in Abhängigkeit davon, welche Entscheidung vorher von dem Bewegungsdetektor getroffen, wurde.

Es läßt sich denken, daß, nachdem der Mechanismus in den Stoppzustand eingetreten ist, kein weiteres Verfahren zum Erfassen von Bewegung zur Verfügung steht, das sich auf den laufenden Vergleich von neu ankommenden Daten mit vorher gespeicherten Daten stützt. Aus diesem Grunde ist es, wie vorstehend beschrieben, notwendig, die von dem Bewegungsdetektor getroffenen Entscheidungen so zu speichern, daß sie zur späteren Verwendung während eines Standbildvorgangs zur Verfügung stehen. Der Videospeicher weist wenigstens ein zusätzliches Speicher-Bit an jedem Bildpunktplatz (im Einzelbildspeicher oder als getrennte Speicherung) auf. Der Inhalt dieses Einzelbitspeichers wird dann bei den Entscheidungen benutzt, die getroffen werden müssen, wenn der Eintritt in die Stoppbetriebsart erfolgt. Der Inhalt dieses Einzelbitspeichers, stellt effektiv die Bereiche des Bildes dar,von denen man weiß, daß sie sich zwischen den beiden gegenwärtig im Speicher befindlichen Halbbildern bewegt haben. Während der Zeiträume, in denen keine Bewegung erfaßt worden ist, erfolgt die Auslesefolge aus beiden im Speicher befindlichen Halbbildern. Während der Zeiträume, in denen, wie man weiß, eine Bewegung stattgefunden hat, werden Informationen nur von einem Einzelhalbbildspeicher zurückgeholt und wiederholt, um die richtige Fernsehstandardhalbbildfolge zu erzeugen. Die (ebenfalls "eingefrorenen") Markierungsdaten bestimmen diese Wahl.

Wie bereits ausgeführt wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen System vorzugsweise ein entschlüsseltes Fernsehsystem verwendet, in dem Chrominanz von Luminanz getrennt und separat gespeichert ist.

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Das beispielsweise in der britischen Patentanmeldung ^2751/76 (und US-Anmeldung 8Ul 519) beschriebene Verfahren macht Gebrauch von der Speicherung von Y auf einem Kanal, während I und Q abwechselnd auf dem anderen Kanal gespeichert sind. Obgleich es vielleicht nicht notwendig ist, das Fernsehsignal zu entschlüsseln, um die beschriebene verbesserte Bildstoppeinrichtung herbeizuführen, wird die Realisierung eines nicht; entschlüsselten Systems komplizierter.

Die verbesserte Stoppeinrichtung, die Gegenstand der Erfindung ist, kann in Verbindung mit der Bildexpansions- und -Kontraktionsanlage der vorgenannten Patentanmeldung verwendet werden. In dieser Anlage können Bildpunkte künstlich aus vorhandenen Bildpunkten geschaffen werden, so daß die Größe des Fernsehbildes elektronisch künstlich erweitert oder verkleinert werden kann. Die vorstehend beschriebene Stoppeinrichtung arbeitet durchaus einwandfrei mit Bildern, die keine normale Vollgröße besitzen. Das bedeutet, daß es möglich ist, zunächst eine Fernsehszene elektronisch zu expandieren und dann ein Standbild von dieser Szene derartig zu fahren, daß das volle vertikale Detail beibehalten wird.

Ein Beispiel der Steuerung des Leseselektors 18 in Abhängigkeit von der erzeugten Markierung, die Bewegung anzeigt, ist in Figur 5 dargestellt. Das Bewegungsdetektorausgangsbit (L oder 0 in Abhängigkeit davon, ob eine Bewegung erfaßt wurde) wird in den Markierungsspeicher 2k eingeschrieben, der zweckmäßig eine Einzelbit-Ausführung des Einzelbildspeichers 15 sein kann. Wenn die Daten aus dem Einzelbildspeicher ausgelesen werden, werden auch die Markierungsdaten ausgelesen, wie es von der Steuerung 16 befohlen wird, und dieses Datenbit bestimmt lediglich, ob der Selektor nach Position A oder B bewegt werden kann.

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Unter normalen Umständen, wenn kein Standbildfahren erforderlich ist, wäre der Selektor in Position A während Halbbild 1 und in Position B bei Halbbild 2. Bei der vorbekannten Standkoöeanordnung würde der Selektor beispielsweise in Position A für beide Halbbilder gehalten. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung wird der Selektor beispielsweise in Position A für beide Halbbilder gehalten, wenn sich bewegende Punkte des Bildes ausgelesen werden (wie es durch den Zustand der Bewegungsmarkierung angezeigt wird), und wird nach Position A für Halbbild 1 und Position B für Halbbild 2 geschaltet, wenn keine Bewegung vorhanden ist (wie es durch den Zustand der Bewegungsmarkierung angezeigt wird), wobei Standbildfahren gewählt ist. Der Leseselektor 18 kann unter Verwendung von Standardfestkörperschaltungen realisiert werden, wobei die Markierung den logischen Pegel für die erforderliche Sperrsteuerung bereitstellt. Während der Wahl des Standbildfahrens ist auch die Bewegungsmarkierung effektiv durch die Steuerung 16 "eingefroren". Der Ausgang vom Selektor 18 kann wieder in analoge Form umgesetzt und Chrominanz und Luminanz verschlüsselt werden, wie es jeweils gewünscht wird.

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Claims

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Patentansprüche

1. Anlage zum Standbildfahren mit einer Speichereinrichtung zum Speichern von Bildinformationen aus dem ersten und zweiten Halbbild eines Fern-

• sehbildes, gekennzeichnet durch eine Bewegungserfassungseinrichtung (23) zum Erfassen von Bildbewegungen, einer Bewegungsdatenspeichereinrichtung (2Ί; 15) zum Speichern von Daten, die eine erfaßte Bewegung anzeigen, und eine Wähleinrichtung (l8) zur wahlweisen Ausgabe von Informationen aus einem einzigen Halbbild oder beiden Halbbildern in Abhängigkeit von den gespeicherten Bewegungsdaten.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbildspeichereinrichtung und die Bewegungsdatenspeichereinrichtung einen kombinierten Festkörperspeicher (15) umfassen, damit die Bewegungsdaten die Bildinformationen begleiten können.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbildspeichereinrichtung und die Bewegungsdatenspeichereinrichtung getrennte Festkörperspeicher (15, 2*0 aufweisen.

k. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wähleinrichtung einen Leseselektor (l8) aufweist, der normal schaltbar ist, um das erste oder zweite Halbbild anzuwählen in Abhängigkeit davon, an welches: Halbbild die Ausgangsinformationen abgeleitet wurden, sowie eine Sperreinrichtung, die zur Verwendung kommt, wenn Standbildfahren gewählt ist, damit der Selektor nur Daten aus jedem Halbbild wählen kann, wenn Teile des Bildes, die keine Bewegung enthalten, vorhanden sind.

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5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analog-Digital-Umsetzer (11) vorgesehen ist, um die in der Einzelbildspeichereinrichtung gespeicherten Informationen vor der Speicherung aus der analogen in die digitale Form umzusetzen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dekodierer (10) vorgesehen ist, um die analogen Informationen vor der Umsetzung in Luminanz· und Chroininanzkomponente zu entschlüsseln.

7. Verfahren zum Standkopieren eines Fernsehbildes, das wenigstens einige Teile aufweisen kann, die sich gegenüber einem vorhergehenden Einzelbild bewegt haben, welches Verfahren das Speichern der Bildinformationen aus dem ersten und zweiten Halbbild des Fernsehbildes, das Erfassen einer an den Informationen vorhandenen Bildbewegung und das Speichern von Daten darüber sowie das wahlweise Herausgeben von Informationen aus einem einzigen Halbbild oder beiden Halbbildern des Bildes in Abhängigkeit der gespeicherten Bewegungsdaten umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Speichern der Bewegungsdaten mit den Bilainformationen, damit die Daten die Bildinformationen begleiten können.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die Informationen aus beiden Halbbildern gewählt werden, wenn keine Bewegung für denjenigen Teil des Bildes erfaßt worden ist, und aus einem einzigen Halbbild während Teilen des Bildes, bei denen entschieden wurde, daß eine Bewegung in ihnen stattgefunden hat.

10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, gekennzeichnet durch das Entschlüsseln der Bildinformationen in Luminanz- und Chrominanzkomponente

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und das Umsetzen der entschlüsselten Informationen in digitale Form vor der Speicherung.

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