DE4345015A1 - Digitale Signalverarbeitungsvorrichtung - Google Patents
Digitale SignalverarbeitungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine digitale Signalverarbei
tungsvorrichtung, die insbesondere Fehler bezüglich des
Bewegtbildes zwischen den Bildern der Bildfolge korrigiert
und das Bild im nichtkorrigierten Bereich durch das kompen
sierte vorhergehende Bildsignal ersetzt, um dadurch Fehler
zu verdecken oder nicht erkennbar zu machen.
Im allgemeinen wird die Bilddatenkompression als Kern
stück der digitalen Bildsignalverarbeitung angesehen, die
auf den Gebieten der Bildkonferenzschaltungen, der Bildtele
fone, auf dem Multimediagebiet, bei digitalen Videokasset
tenrekordern und digitalen Fernsehgeräten mit hoher Auflö
sung angewandt wird. In Verbindung mit der Bilddatenkompres
sion sind zahlreiche Algorithmen entwickelt worden, um ein
Bild mit bester Qualität über Kanäle mit begrenzter Kapazi
tät übertragen oder aufzeichnen zu können.
Um Bilddaten zu komprimieren, wird ein Verfahren ver
wandt, bei dem die in den Bildern bestehende Korrelation
dazu ausgenutzt wird, die Datenmenge wirksam zu verringern.
Insbesondere ist unter der zweidimensionalen Bildkompression
eine Datenkompression zu verstehen, die die Korrelation in
einem Bild oder Halbbild ausnutzt, während die dreidimen
sionale Bildkompression eine Kompression ist, die die Korre
lation innerhalb eines Bildes oder Teilbildes und zwischen
aufeinanderfolgenden Bildern oder Teilbildern ausnutzt.
Zur Ausnutzung der zweidimensionalen Korrelation der
Bilder wird im allgemeinen eine Übertragungskodierung ver
wandt. Unter der Vielzahl von Übertragungskodierungsverfah
ren ist die diskrete Kosinustransformation DCT ein Verfah
ren, das in den letzten Jahren am meisten verwandt wurde.
Die Korrelation zwischen den Bildern bei der dreidimen
sionalen Bildkompression wird demgegenüber durch das Maß an
Bewegung im Bild beeinflußt. Diese Bewegung wird erfaßt und
der Bildunterschied zwischen den Einzelbildern, der nach
Maßgabe der erfaßten Bewegung extrahiert wird, wird kodiert.
Eine digitale Bildkorrelation, die mit diesen Datenkom
pressionsverfahren arbeitet, verwendet Verfahren zur Fehler
korrektur oder Fehlerverdeckung, um eine Beeinträchtigung
der Bildqualität aufgrund der Fehler zu vermeiden, die bei
der Aufzeichnung (oder Übertragung) und bei der Wiedergabe
(oder beim Empfang) erzeugt werden.
Dabei dient die Fehlerkorrektur dazu, diejenigen Fehler
zu korrigieren, die in den wiedergegebenen Daten (Empfangs
daten) enthalten sind. Zu diesem Zweck werden Fehlerkorrek
turcodes verwandt, wobei insbesondere der Produktcode in
weitem Umfang zum Korrigieren des Burstfehlers verwandt
wird.
Die Fehlerverdeckung dient dazu, den Bildbereich, der
selbst nach der Durchführung der Fehlerkorrektur nicht kor
rigiert ist, durch das Bildsignal des vorhergehenden Bildes
oder Halbbildes zu ersetzen, das fehlerfrei war, um dadurch
die Beeinträchtigung der Bildqualität zu verringern.
Fig. 6 der zugehörigen Zeichnung zeigt eine herkömm
liche digitale Signalverarbeitungsvorrichtung mit Fehler
korrektur und Fehlerverdeckung.
Ein Fehlerkorrekturdekodierer 10 korrigiert die Fehler
in den von einem Aufzeichnungs- oder Übertragungsteil über
tragenen Daten. Der Fehlerkorrekturdekodierer 10 enthält
einen inneren Fehlerkorrekturdekodierer zum Korrigieren der
Fehler, die innerhalb der Fehlerkorrekturmöglichkeiten lie
gen, und zum Anbringen eines Fehlerkennzeichens an den Feh
lern, die die Fehlerkorrekturmöglichkeiten überschreiten,
einen Entzahnungsprozessor zum Auflösen der verschachtelt
verarbeiteten Daten auf der Übertragungs- oder Aufzeich
nungsseite und einen äußeren Fehlerkorrekturdekodierer zum
erneuten Korrigieren der mit dem Fehlerkennzeichen versehe
nen Daten im Ausgangssignal vom Auflösungsprozessor und zum
erneuten Anbringen des Fehlerkennzeichens an dem auszugeben
den Fehlersignal, wenn der Fehler noch nicht korrigiert ist.
Fehlerkorrekturverfahren sind in der JP-OS 64-30344 und
in der KR-Patentanmeldung 91-15248 beschrieben.
Ein Datenexpander 20 expandiert die vom Fehlerkorrek
turdekodierer 10 ausgegebenen Daten, um dadurch das ur
sprüngliche Signal wieder herzustellen. Zusätzlich zu dem
nicht dargestellten Kompressionsaufbau auf der Übertragungs-
oder Aufzeichnungsseite, der einen Quantisierer zur Durch
führung der DCT-Verarbeitung, einen Kodierer variabler Länge
und einen Fehlerkorrekturkodierer enthält, umfaßt der Daten
expander weiterhin einen lokalen Dekodierer, der eine in
verse Quantisierung und eine inverse DCT-Funktion ausführt,
einen Bildspeicher, einen Bewegungsprediktor und einen Bewe
gungskompensator, der die dreidimensionale Bildkorrelation
zwischen den Einzelbildern ausnutzt. Dadurch ergibt sich ein
dreidimensionaler Bildkompressionsaufbau.
Während bei dem dreidimensionalen Bildkompressionsauf
bau eine Intrabildverarbeitung ausgeführt wird, um unter
Ausnutzung der Korrelation in einem Bild eine Kodierung zu
bewirken, speichert der lokale Dekodierer die Intrabildda
ten, um die Bewegung des folgenden Bildes zu erfassen.
Die Bilddaten, die auf der Grundlage der Interbildin
formation verarbeitet wurden, und die vorhergehenden Bild
daten, die vom Bildspeicher ausgelesen werden, werden dann
miteinander verglichen, so daß die Bewegung zwischen zwei
Bildern erfaßt wird. Vorhersagedaten nach Maßgabe der erfaß
ten Bewegung werden weiterhin vom Bewegungskompensator ex
trahiert, so daß der Vorhersagefehler, der gleich dem Unter
schied zwischen den laufenden Bilddaten und den bewegungs
kompensierten Daten ist, DCT-verarbeitet und kodiert wird.
Bei der Intrabilddekodierung führt dementsprechend der
Datenexpander 20 die Dekodierung mittels eines Fehlerkorrek
turdekodierers, eines Dekodierers variabler Länge, eines
inversen Quantisierers und einer inversen diskreten Ko
sinustransformationseinrichtung durch. Zu diesem Zeitpunkt
werden die Intrabilddaten im Bildspeicher gespeichert.
Die anschließende Interbildverarbeitung dient zur Bewe
gungskompensation nach Maßgabe des Bewegungsvektors, der im
Kodierer variabler Länge dekodiert wird, um dadurch den Vor
hersagefehler nach der inversen diskreten Kosinustransforma
tionsverarbeitung wiederherzustellen.
Ein Nachprozessor 30 entschlüsselt die verschlüsselten
Daten und ändert das Verhältnis des Luminanzsignals zu den
Farbdifferenzsignalen von 4 : 2 : 0 in 4 : 2 : 2. Der Grund dafür
liegt darin, daß auf der Übertragungs- oder Aufzeichnungs
seite das Videosignal mit einem Verhältnis von 4 : 2 : 2 (bei
spielsweise Y: 720 Bildpunkte × 480 Zeilen, R - Y: 360 Bild
punkte × 480 Zeilen und B - Y: 360 Bildpunkte × 480 Zeilen)
in Videosignaldaten mit einem Verhältnis von 4 : 2 : 0 (bei
spielsweise Y: 720 Bildpunkte × 480 Zeilen, R-Y: 360 Bild
punkte × 240 Zeilen und B - Y: 360 Bildpunkte × 240 Zeilen)
über ein Vorfilter in der Zeilenfolge der vertikalen Unter
abtastung umgewandelt wird und die Verschlüsselung vor der
diskreten Kosinustransformation erfolgt, um das Bild so zu
rekonstruieren, daß die relativ konsistenten Teile (diejeni
gen Teile, die eine kleine Änderung in den Bilddaten auf
weisen) und die sich ändernden Teile (diejenigen Teile, die
größere Änderungen in den Bilddaten haben) gleichmäßig ver
teilt sind.
Ein Fehlerverdeckungsteil 40 stellt die Teile, die
Fehler haben, die die Fehlerkorrekturmöglichkeiten über
schreiten, dadurch wieder her, daß er das komprimierte Bild
wiederherstellt und die Bildinformation des vorhergehenden
Bildes verwendet.
Ein Digital-Analog-Wandler 50 wandelt das Bildsignal
vom Fehlerverdeckungsteil 40 in eine analoge Form um, wo
durch ein analoges Bildsignal an einer Anzeigeeinheit, wie
beispielsweise einem Monitor, angezeigt wird.
Der Fehlerverdeckungsteil kann dabei weiterhin einen
Rausch- oder Störsignalunterdrückungsteil zum Erfassen des
Bewegungskoeffizienten, d. h. des Unterschiedes der Bildin
formation zwischen dem laufenden Teilbild und dem vorherge
henden Teilbild im Fall eines Bewegtbildes, zum Ausgeben des
Ausgangssignals des Fehlerverdeckungsteils 40 im Fall eines
Standbildes und zum Ausgeben des Bildsignals des vorherge
henden Teilbildes und im Fall eines Bildes mit einem gewis
sen Maß an Bewegungen zum Ausgeben des Mischsignals aus dem
laufenden Bildsignal und dem vorhergehenden Bildsignal als
Ausgangsbildsignal umfassen.
Fig. 7 zeigt in einem Blockschaltbild den Fehlerver
deckungsteil in Fig. 6 im einzelnen. Wie es in Fig. 7 darge
stellt ist, umfaßt der Fehlerverdeckungsteil einen ersten
Bildspeicher 41, der das Luminanzsignal des Nachprozessors
30 bildweise speichert, einen zweiten Bildspeicher 42, der
das Chrominanzsignal des Nachprozessors 30 bildweise spei
chert, einen ersten Adressengenerator 43, der die Adressen
des ersten und des zweiten Bildspeichers 41 und 42 erzeugt,
einen Eingangsfolgespeicher FIFO 46, der das Fehlerkennzei
chen vom Fehlerkorrekturdekodierer 10 durch ein Zeichen
speichert, um den zeitlichen Ablauf nach Maßgabe der Bild
daten vom Nachprozessor 30 festzulegen, einen zweiten Adres
sengenerator 47, der eine entschlüsselte Fehlerkennzeichen
adresse erzeugt, einen dritten Bildspeicher 48, der das
Fehlerkennzeichen, das bildweise im FIFO Speicher 46 gespei
chert ist, nach Maßgabe der Adresse speichert, die vom zwei
ten Adressengenerator 47 erzeugt wird, und einen ersten und
einen zweiten Multiplexer 44 und 45, die das Ausgangssignal
des Nachprozessors 30 entsprechend dem fehlerkorrigierten
Bereich und das Bildsignal des vorhergehenden Bildes, das im
ersten und zweiten Bildspeicher 41 und 42 gespeichert ist,
entsprechend dem Bildbereich wählen, an dem eine Fehlerkor
rektur nicht durchgeführt wurde, was nach Maßgabe des Feh
lerkennzeichensignals erfolgt, das vom dritten Bildspeicher
48 ausgegeben wird, um in dieser Weise die entsprechenden
Ausgangssignale an den Digital-Analog-Wandler 50 auszugeben.
Was die digitale Signalverarbeitungsvorrichtung anbe
trifft, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, so ist eine
Fehlerbehandlung bei der digitalen Verarbeitung des Bild
signals unverzichtbar. Um eine derartige Fehlerbehandlung
durchzuführen, wird eine Fehlerkorrekturkodierung verwandt.
Diejenigen Fehleranteile, wie beispielsweise der Burstfeh
ler, die durch den Fehlerkorrekturdekodierer nicht korri
giert werden können, werden jedoch zu einer bezeichnenden
Beeinträchtigung der Bildqualität führen. Diesbezüglich wird
eine Fehlerverdeckung verwandt, um die Beeinträchtigung der
Bildqualität zu verringern. Das herkömmliche Fehlerverdec
kungsverfahren besteht lediglich in einem Austausch durch
Übernahme von Daten, die der Fehlerstelle im laufenden Bild
oder Halbbild entsprechen, durch Daten vom gespeicherten
vorhergehenden Bild oder Halbbild.
Ein derartiges herkömmliches Verfahren führt zu einer
Beeinträchtigung der Bildqualität und dazu, daß das Bild
unnatürlich wirkt, da es ein größeres Maß an Bewegung ent
hält. Es wäre daher ein wirksameres Verfahren wünschenswert,
mit dem diese Schwierigkeit gemildert werden kann.
Bei einem digitalen Videokassettenrekorder mit mehreren
Wiedergabemöglichkeiten wie beispielsweise der normalen
Wiedergabe, der Hochgeschwindigkeitswiedergabe und der Zeit
lupen- und Standbildwiedergabe werden bei der Zeitlupen- und
Standbildwiedergabe wiederholt Bilddaten reproduziert oder
werden die reproduzierten Daten in einem Speicher gespei
chert und die zu verarbeitenden Daten ausgelesen, wenn ein
Bildsignal in digitaler Form aufgezeichnet ist, so daß ein
Bild an einem Bildschirm angezeigt werden kann.
Die reproduzierten Daten sollten dabei fehlerkorrektur
kodiert sein. Bezüglich derjenigen Teile, an denen die Feh
ler nicht korrigiert sind, wird jedoch nur das Bildsignal
des vorhergehenden Bildes im Fehlerverdeckungsprozeß wieder
gebildet. Infolgedessen führt das Bildsignal des vorherge
henden Bildes mit Teilen, an denen die Fehler nicht korri
giert sind, dazu, daß die folgenden Bilder die gleichen
Fehler an denselben Stellen haben, so daß die Bildqualität
beeinträchtigt ist. Die ursprüngliche Bildqualität kann
daher nicht erzielt werden.
Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, soll durch die
vorliegende Erfindung eine digitale Signalverarbeitungsvor
richtung zur Durchführung einer Fehlerkorrektur bezüglich
eines Bildes geschaffen werden, in dem eine Bewegung auf
tritt, derart, daß nach der Fehlerkorrektur die Daten desje
nigen Bildteiles, an dem die Fehler nicht korrigiert wurden,
durch Daten des vorhergehenden Bildes, das bewegungskorri
giert ist, allerdings nicht an derselben Stelle des vorher
gehenden Bildes, die diesem Bildteil entspricht, ersetzt
werden, um dadurch die Beeinträchtigung der Bildqualität zu
verringern.
Dazu umfaßt die erfindungsgemäße digitale Signalver
arbeitungsvorrichtung, die empfangene oder wiedergegebene
Daten fehlerkorrekturdekodiert und die fehlerkorrekturdeko
dierten Daten nach Maßgabe des Maßes an Bewegung zwischen
aufeinanderfolgenden Teilbildern kompensiert, um aus dem emp
fangenen oder wiedergegebenen Daten das ursprüngliche Video
signal wiederherzustellen,
eine Fehlerverdeckungseinrichtung, die ein Videosignal
eines laufenden Bildes ausgibt, wenn die dekodierten Daten
fehlerkorrigierte Daten sind, und die die laufenden Bild
daten an der laufenden Bildposition durch vorhergehenden
Bilddaten an einer Position entsprechend dem Maß an Bewegung
ersetzt, wenn die dekodierten Daten Daten eines Bereiches
sind, an dem der Fehler nicht korrigiert ist.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungs
gemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 das Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen digitalen Signalverarbeitungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Bewegungsvektor,
Fig. 3A, 3B und 3C das Grundprinzip der Fehlerverdec
kung zum Kompensieren der Bewegung,
Fig. 4 das Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten
Fehlerverdeckungsteils im einzelnen,
Fig. 5 das Arbeitsprinzip des Konturkompensationsfil
ters in Fig. 4,
Fig. 6 in einem Blockschaltbild eine herkömmliche digi
tale Signalverarbeitungsvorrichtung, und
Fig. 7 in einem Blockschaltbild den Fehlerverdeckungs
teil gemäß Fig. 6 im einzelnen.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungs
beispiel der erfindungsgemäßen digitalen Signalverarbei
tungsvorrichtung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau der digitalen
Signalverarbeitungsvorrichtung sind ein Fehlerkorrekturdeko
dierer 100, ein Datenexpander 200, ein Nachprozessor 300 und
ein Digital-Analog-Wandler 500 in der gleichen Weise wie der
Fehlerkorrekturdekodierer 10, der Datenexpander 20, der
Nachprozessor 30 und der Digital-Analog-Wandler 50 bei der
in Fig. 6 dargestellten digitalen Signalverarbeitungsvor
richtung ausgebildet. Ein Fehlerverdeckungsteil 400 empfängt
den Bewegungsvektor, der vom Datenexpander 200 erzeugt wird,
und ersetzt die Daten an den Teilen, die nicht fehlerkor
rigiert sind, durch Daten des vorhergehenden Bildes an der
Stelle, die dem Bewegungsvektor entspricht. Der Datenexpan
der 200 und der Nachprozessor 300 werden dabei als Daten
wiederherstellungseinrichtung bezeichnet.
Ein Datenkompressionsverfahren, bei dem der Wirkungs
grad der Datenkompression dadurch erhöht ist, daß ein Bewe
gungsvektor erfaßt wird, ist in den US-PS 4 670 851 und
4 710 812 beschrieben.
Fig. 2 zeigt den Bewegungsvektor zur Erläuterung der
erfindungsgemäßen Ausbildung.
Es sind viele Algorithmen zum Erfassen der Bewegung in
der Zwischenbildfolge eines Bildes auf dem Gebiet der Zwi
schenbildvorhersagekodierung vorgeschlagen worden. Dabei
wird oftmals ein Blockanpassungsverfahren entsprechend einer
Blockvollsuche verwandt.
Das Blockanpassungsverfahren dient gemäß Fig. 2 dazu,
einen bestimmten Block (Bezugsblock) des vorliegenden Bildes
an jeden Block des vorhergehenden Bildes zentriert am Block
des vorhergehenden Bildes mit derselben Stelle wie der be
stimmte Block anzupassen, um dadurch den ähnlichsten Block
zu finden, der über einen begrenzten Suchlauf erhalten wird.
Das Maß an Ähnlichkeit hat dabei viele verschiedene Normen
zu seiner Bestimmung. Unter der Vielzahl von Normen wird im
allgemeinen das Verfahren des mittleren absoluten Fehlers
MAE zum Finden des vorhergesagten Blockes verwandt.
Das heißt, daß viele mögliche Blöcke innerhalb eines
Suchfensters mit dem Bezugsblock verglichen werden, so daß
derjenige mit der geringsten Verzeichnung oder Abweichung
zum vorhergesagten Block wird. Der Abstand in den Koordina
ten zwischen der Bezugsblockposition und der Position des
vorhergesagten Blockes wird dann zum Bewegungsvektor.
Eine Verzeichnung steht mit einem Bewegungsvektor in
Beziehung und kann wie folgt ausgedrückt werden:
wobei Dÿ die Verzeichnung, X einen Bezugsblock, m die Zei
lenhöhe, n die Spaltenbreite und Y ein Suchfenster bezeich
nen.
Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen das Grundprinzip der
Fehlerverdeckung zur Kompensation der Bewegung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Fig. 3A zeigt den durch eine Bewe
gung erzeugten Bewegungsvektor, Fig. 3B zeigt das Auftreten
eines Fehlers, der im vorliegenden Bild nicht korrigiert
ist, und Fig. 3C zeigt die Daten, die durch Kompensieren der
Bewegung am vorhergehenden Bild nach Maßgabe eines Fehler
kennzeichens ersetzt werden.
Es sei angenommen, daß die Adresse der vorliegenden
Fehlerstelle (X,Y) ist und daß der Bewegungsvektor gleich
(H, V) ist.
Wenn der Fehler auftritt, wird beim herkömmlichen Feh
lerverdeckungsverfahren der Fehler durch die Daten an der
Stelle (X, Y) im vorhergehenden Bild ersetzt. In Wirklich
keit können die Fehlerortsdaten jedoch an einer anderen
Stelle (X - H, Y - V) im vorhergehenden Bild gefunden wer
den.
Der Fehlerverdeckungsteil 400 gemäß der Erfindung führt
einen Datenaustausch unter Verwendung der Daten (X - H, Y -
V) des vorhergehenden Bildes kurz vor der Bewegungskompensa
tion durch, um dadurch die Beeinträchtigung der Bildqualität
so gering wie möglich zu halten.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand des
Fehlerverdeckungsteils 400 beschrieben.
Fig. 4 zeigt das Schaltbild des in Fig. 1 dargestellten
Fehlerverdeckungsteils im einzelnen.
Die Dateneingänge DI eines ersten und eines zweiten
Bildspeichers 410 und 420 des Fehlerverdeckungsteils 400
sind mit dem Ausgang des Nachprozessors 300 verbunden, der
in Fig. 1 dargestellt ist.
Ein erster Eingang 0 eines ersten Multiplexers 411 ist
mit dem Ausgang des Nachprozessors 300 (Fig. 1) verbunden,
sein zweiter Eingang 1 ist mit dem Datenausgang DO des er
sten Bildspeichers 410 verbunden und sein Ausgang ist mit
dem Eingang des Konturkompensationsfilters 480 verbunden,
das mit dem Digital-Analog-Wandler 500 verbunden ist (Fig.
1).
Der erste Eingang eines zweiten Multiplexers 421 liegt
am Ausgang des Nachprozessors 300, sein zweiter Eingang ist
mit dem Datenausgang des zweiten Bildspeichers 420 verbunden
und sein Ausgang liegt am Eingang des Digital-Analog-Wand
lers 500.
Der Eingang des FIFO-Speichers 431 ist mit dem Ausgang
des Fehlerkorrekturdekodierers verbunden, der in Fig. 1
dargestellt ist. Der Dateneingang des dritten Bildspeichers
432 ist mit dem Ausgang des FIFO-Speichers 430 verbunden und
sein Datenausgang ist mit den Chipwählanschlüssen (/CS) des
ersten und zweiten Bildspeichers 410, 420, den Wählan
schlüssen (SEL) des ersten und zweiten Multiplexers 411 und
421 und einem Eingang eines UND-Gliedes 472 jeweils verbun
den.
Der Steuersignalausgang eines Steuersignalgenerators
441 liegt an den Steuersignaleingängen des FIFO-Speichers
431, des Schreibadressengenerators 442 und des Leseadressen
generators 443. Der Adressenausgang des Schreibadressengene
rators 442 ist mit dem Schreibadresseneingang des dritten
Bildspeichers 432 verbunden. Der Adresseneingang eines Ent
schlüsselungs-ROM 444 ist mit dem Adressenausgang des Lese
adressengenerators 443 verbunden und sein Ausgang liegt am
Leseadresseneingang des dritten Bildspeichers 432. Der Steu
ersignalgenerator 441, der Schreibadressengenerator 442, der
Leseadressengenerator 443 und der Entschlüsselungs-ROM 444
bilden einen dritten Adressengenerator 440.
Der Dateneingang eines vierten Bildspeichers 462 liegt
am Ausgang des Datenexpanders 200 in Fig. 1 und sein Adres
seneingang ist mit dem Ausgang des Bewegungsvektoradressen
generators 461 verbunden.
Der erste Eingang A eines Addierers 463 ist mit dem
Ausgang des ersten Adressengenerators 450 verbunden und sein
zweiter Eingang B liegt am Datenausgang des vierten Bild
speichers 462. Der Bewegungsvektoradressengenerator 461, der
vierte Bildspeicher 462 und der Addierer 463 bilden dabei
einen zweiten Adressengenerator 462. Der Addierer 463 kann
durch einen Subtrahierer ersetzt sein.
Der erste Eingang eines dritten Multiplexers 473 ist
mit dem Ausgang des ersten Adressengenerators 450 verbunden,
sein zweiter Eingang liegt am Ausgang des Addierers 463 und
sein Ausgang ist mit den Adresseneingängen des ersten und
zweiten Bildspeichers 410 und 420 verbunden.
Der andere Eingang des UND-Gliedes 472 ist mit dem
Ausgang eines Steuerschalters 471 verbunden, über den das
Modenwählsteuersignal geht, und sein Ausgang ist mit dem
Wählanschluß des dritten Multiplexers 473 verbunden. Der
Steuerschalter 471, das UND-Glied 472 und der dritte Multi
plexer 473 bilden einen Wählteil 470.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Anordnung anhand
von Fig. 4 beschrieben.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, speichert der FIFO-
Speicher 431 das vom Fehlerkorrekturdekodierer 100 erzeugte
und durch Zeichen oder Symbole übertragene Fehlerkennzeichen
und verzögert der Speicher 431 die vom Fehlerkorrekturdeko
dierer 100 dekodierten und kommenden Daten um ein bestimmtes
Zeitintervall (hier 1 Bild + 1 Taktperiode), um die zeitli
che Abfolge der gleich der der Ausgangsdaten des Datenexpan
ders 200 und des Nachprozessors 300 zu machen. Der FIFO-
Speicher 431 arbeitet als Verzögerungsglied und die Symbol
einheit, die aus 255 Bytes besteht, kann verändert werden.
Wenn vom FIFO-Speicher 431 das Fehlerkennzeichen ausge
geben wird, dann wandelt der dritte Bildspeicher 432 das
Fehlerkennzeichen (das durch Zeichen eingegeben wird) in
FLU-Einheiten um. Dabei ist eine FLU-Einheit eine Datenver
arbeitungseinheit für den Datenexpander 200 und besteht
diese Einheit variabel aus 2550 Bytes.
Da die maximale Datenverarbeitungseinheit des Fehler
korrekturdekodierers 100 und des Datenexpanders 200 vonein
ander verschieden sind, werden zur Anpassung des Ausgangs
signals des FIFO-Speichers 431 an die Datenverarbeitungsein
heit des Datenexpanders 200 die im FIFO-Speicher 431 gespei
cherten Daten auf den dritten Bildspeicher 432 übertragen
und in diesem Bildspeicher 432 wie in einer Datenverarbei
tungseinheit des Datenexpanders 200 gespeichert, wenn immer
das Bildrücksetzsignal vom Steuersignalgenerator 441 auf
tritt.
Wenn der dritte Bildspeicher 432 auch nur in einem
Zeichen der Datenverarbeitungseinheit des Datenexpanders 200
einen Fehler aufweist, dann gibt der dritte Bildspeicher ein
neues Fehlerkennzeichen aus, um anzuzeigen, daß der Fehler
irgendwann während des entsprechenden Datenverarbeitungs
intervalls des Datenexpanders 200 aufgetreten ist.
Der Grund dafür besteht darin, daß die dekodierten
Daten, die vom Fehlerkorrekturdekodierer 100 übertragen wer
den, einen andere Form hinsichtlich der Daten haben, die im
Fehlerkorrekturdekodierer 100 verwandt werden können. Das
heißt, daß der Fehlerkorrekturdekodierer 100 separat ein zur
benutzten Codelänge geeignetes Signal erzeugt.
Der Steuersignalgenerator 441 erzeugt somit ein Steuer
signal, das zu der Zeitfolge der Videodaten (Luminanz- und
Chrominanzsignale) vom Nachprozessor 300 paßt, indem ein
Bildkipp- oder -togglesignal verwandt wird, das vom Fehler
korrekturdekodierer 100 übertragen wird, und erzeugt ein
Bildrücksetzsignal, das zum Steuersignal paßt, um die er
zeugten Signale dem FIFO-Speicher 431 zuzuführen. Das Bild
togglesignal ist dabei ein Signal, das ein Intrabild oder
ein vorgesagtes Bild wiedergibt. Ein Bildtogglesignal mit
hohem Pegel gibt das Intrabild wieder und ein Bildtogglesi
gnal mit niedrigem Pegel gibt das vorhergesagte Bild wieder.
Um ein Fehlerkennzeichen zu erzeugen, das mit dem Lumi
nanz- und dem Chrominanzsignal synchronisiert ist, die am
Fehlerverdeckungsteil 400 im vorher entschlüsselten Zustand
liegen, muß das Fehlerkennzeichen entschlüsselt werden.
Der Schreibadressengenerator 442 erzeugt eine Adresse
in Form eines Signals mit der FLU-Einheitenperiode unter
Verwendung eines Treibertaktes eines eingebauten Zählers,
der nicht dargestellt ist, wobei der Zähler durch das Bild
rücksetzsignal gelöscht wird.
Die Zeilenadresse, die vom Schreibadressengenerator 442
erzeugt wird, hat beispielsweise Werte von 0 bis 21, während
die Spaltenadresse Werte von 0 bis 29 hat.
Der Leseadressengenerator 443 legt die Leseadresse des
dritten Bildspeichers 432 an den Entschlüsselungs-ROM 444
und verwendet das Ausgangssignal des Entschlüsselungs-ROM
444 als Leseadresse.
Das Ausgangssignal vom Leseadressengenerator 443 wird
als Leseadresse verwandt, in der die Horizontaladresse die
Zeilenadresse des 8×8-Blockes im Bild wiedergibt und bei
spielsweise Werte von 0 bis 87 hat, während die Vertikal
adresse die Spaltenadresse des 8×8-Blockes im Bild wieder
gibt und beispielsweise Werte von 0 bis 29 hat.
Die Horizontaladresse, die vom Entschlüsselungs-ROM 444
ausgegeben wird, hat Werte von 0 bis 21 und seine Vertikal
adresse hat Werte von 0 bis 29.
Die Horizontal- und Vertikaladressen des Entschlüsse
lungs-ROM 444 geben die Position des FLU im zugehörigen
Block wieder, nachdem der Block im Bild in Bildeinheiten
umgewandelt und der Block dann erneut verschlüsselt ist.
Der erste Adressengenerator 450 erzeugt andererseits
eine Bildspeicheradresse zum Speichern des Videosignals
(Luminanz- und Chrominanzdaten) des Bildes (hier in Bildein
heiten), das vom Nachprozessor 300 kommt, im ersten und
zweiten Bildspeicher 410 und 420. Der erste Adressengenera
tor 450 erzeugt auch ein Schreibfreigabesignal und ein Chip
wählsignal zum Steuern des ersten und zweiten Bildspeichers
410 und 420. Die Schreib- und Leseadressen sind gleich. Das
Chipwählsignal /CS kommt auf einem Pegel an der Stelle, an
der ein Fehler erzeugt ist, wenn das Schreibfreigabesignal
einen niedrigen Pegel hat, wobei das Fehlerkennzeichen vom
dritten Bildspeicher 442 verwandt wird. Der Schreibbetrieb
wird dementsprechend angehalten, so daß das Videosignal des
Teils, an dem ein Fehler erzeugt wurde, im ersten und zwei
ten Bildspeicher 410 und 420 nicht gespeichert wird.
Der erste und der zweite Bildspeicher 410 und 420 sind
die Speicher zum Speichern des Videosignals (Luminanz- und
Chrominanzdaten) in Bildeinheiten, wobei das Videosignal
ohne Fehler gespeichert wird und das Videosignal, in dem ein
Fehler erzeugt ist, nicht gespeichert wird. In dieser Weise
ist das Videosignal, das um ein Bild verzögert ist und vom
Speicher ausgegeben wird, das Videosignal vom vorhergehenden
Bild, das keinen Fehler hat.
Der erste und der zweite Multiplexer 411 und 412 emp
fangen das Fehlerkennzeichensignal vom dritten Bildspeicher
432 als Wählsignal. Dementsprechend wählen der erste und der
zweite Multiplexer 411 und 421 den ersten Wählanschluß 0,
wenn kein Fehler erzeugt ist, um die laufenden Eingangs-
Luminanz- und Chrominanzdaten zu wählen. Wenn ein Fehler
erzeugt ist, werden andererseits die im ersten und zweiten
Bildspeicher 410 und 420 gespeicherten Signale des vorherge
henden Bildes gewählt und durch Wahl des zweiten Wählan
schlusses 1 ausgegeben.
Um den Teil des Signals des Bewegtbildes, an dem der
Fehler nicht korrigiert wurde, zu korrigieren, wird der
zweite Adressengenerator 460 benötigt, da die Daten des
vorhergehenden Bildes nach einer Kompensation des Maßes an
Bewegung ausgegeben werden sollen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise gemäß der Erfindung
anhand des zweiten Adressengenerators 460 beschrieben.
Der Bewegungsvektor, der durch den Datenexpander 200
erzeugt wird, wird im vierten Bildspeicher 462 gespeichert.
Der Bewegungsvektor-Adressengenerator 461 erzeugt bei
spielsweise Horizontaladressen 0 bis 87 und Vertikaladressen
0-59 und liefert die erzeugten Adressen dem vierten Bild
speicher 462. Das Ausgangssignal des vierten Bildspeichers
462 ist ein 8-Bit-Signal, dessen oberste vier Bits Daten
bezüglich der horizontalen Länge oder Koordinate und dessen
untere vier Bits Daten bezüglich der vertikalen Länge oder
Koordinaten sind. Das oberste Bit der jeweiligen vier Bits
wird als Vorzeichenbit gespeichert. Der Bewegungsvektor aus
jeweils vier Bits kann daher eine Strecke zwischen -8 und 7
wiedergeben.
Der Addierer 463 addiert die Ausgangsadresse vom vier
ten Bildspeicher 462 zur laufenden Bildadresse, die vom
ersten Adressengenerator 450 kommt.
Das Ausgangssignal des Addierers 463 ist somit eine
Adresse bezüglich der genauen Position der Stelle des vor
hergehenden Bildes, an der die der laufenden Position ent
sprechende Bewegung kompensiert ist. Der dritte Multiplexer
473 wählt das Ausgangssignal des ersten Adressengenerators
450 bezüglich des Videosignals desjenigen Teils, dessen
Fehler korrigiert ist, während der dritte Multiplexer 473
das Ausgangssignal des Addierers 463 bezüglich des Video
signals eines Teils wählt, dessen Fehler nicht korrigiert
ist, um das gewählte Signal als Adressensignal des ersten
und zweiten Bildspeichers 410 und 420 abzugeben.
Wenn ein Signal mit hohem Pegel (beispielsweise dem
Versorgungspegel VCC) je nach gewählter Bewegungsvideomode
am UND-Glied 472 über den Steuerschalter 471 liegt und wenn
gleichzeitig vom dritten Bildspeicher 432 das Fehlerkenn
zeichen erzeugt wird, dann kommt das Ausgangssignal des UND-
Gliedes 472 auf einen hohen Pegel. Dementsprechend wählt der
dritte Multiplexer 473 das Ausgangssignal des Addierers 463.
Das Konturkompensationsfilter 480 hat andererseits die
Funktion der Reduzierung eines Blockeffektes. Wenn das vom
ersten Multiplexer 411 ausgegebene Videosignal durch das
Videosignal vom vorhergehenden Bild ohne Fehler ersetzt
wird, dann tritt aufgrund des geringen Maßes an Korrelation
mit dem benachbarten Videosignal der Blockeffekt auf.
Dabei hat das Chrominanzsignal eine höhere Korrelation
zum benachbarten Videosignal als das Luminanzsignal und ist
das Konturkompensationsfilter 480 (ein 3×3-Filter) nur be
züglich des Luminanzsignals vorgesehen. Wie es in Fig. 5
dargestellt ist, die das Arbeitsprinzip des 3×3-Filters
zeigt, kann das Ausgangssignal YI[2] des Konturkompensa
tionsfilters 480 wie folgt ausgedrückt werden:
Das Ausgangssignal des Konturkompensationsfilters 480
filtert somit den Konturteil des Bereiches, der durch die
Daten des vorhergehenden Bildes ersetzt wird, und glättet
die Kontur des ersetzten Bereiches, wodurch der Blockeffekt
verringert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Halb
bildspeicher anstelle des Bildspeichers verwandt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, führt die erfindungs
gemäße digitale Signalverarbeitungsvorrichtung eine Fehler
korrektur bezüglich eines bewegten Videobildes durch. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt den Videobereich, des
sen Fehler nicht fehlerkorrigiert ist, durch Daten des vor
hergehenden Bildes, deren Bewegung kompensiert ist, jedoch
nicht durch Daten derselben Stelle des vorhergehenden Halb
bildes, die diesem Bildteil entspricht. Dementsprechend kann
eine hohe Bildqualität ohne Beeinträchtigung erzielt werden.
Claims (6)
1. Digitale Signalverarbeitungsvorrichtung, die empfan
gene oder wiedergegebene Daten fehlerkorrekturdekodiert und
die fehlerkorrekturdekodierten Daten nach Maßgabe des Maßes
an Bewegung zwischen aufeinanderfolgende Bildern kompen
siert, um ein ursprüngliches Videosignal aus den empfangenen
oder wiedergegebenen Daten wiederherzustellen, gekennzeich
net durch
eine Fehlerverdeckungseinrichtung (400), die ein Video
signal eines laufenden Bildes ausgibt, wenn die dekodierten
Daten fehlerkorrigierte Daten sind, und die die Daten des
laufenden Bildes an der laufenden Bildposition durch Daten
des vorhergehenden Bildes an einer Position ersetzt, die dem
Maß an Bewegung entspricht, wenn die dekodierten Daten Daten
eines Bereiches sind, an dem der Fehler nicht korrigiert
ist.
2. Digitale Signalverarbeitungsvorrichtung, gekenn
zeichnet durch
eine Fehlerkorrekturdekodiereinrichtung (100), die die empfangenen oder wiedergegebenen Daten fehlerkorrekturdeko diert und ein Fehlerkennzeichen bezüglich eines Fehlers erzeugt, der außerhalb der Fehlerkorrekturmöglichkeiten liegt,
eine Datenwiederherstellungseinrichtung, die die Bewe gung der fehlerkorrekturdekodierten Daten nach Maßgabe eines Bewegungssignals kompensiert, das zwischen aufeinanderfol genden Bildern erzeugt wird, um das ursprüngliche Videosi gnal aus den fehlerkorrekturdekodierten Daten wiederherzu stellen, und
eine Fehlerverdeckungseinrichtung (400), die ein Video signal eines Bereiches, an dem der Fehler unter den wieder hergestellten Daten nicht korrigiert ist, durch das Video signal des vorhergehenden Bildes ersetzt, wobei
die Fehlerverdeckungseinrichtung (400),
einen ersten Bildspeicher (410) zum Speichern der von der Datenwiederherstellungseinrichtung in Bildeinheiten ausgegebenen Luminanzdaten,
einen zweiten Bildspeicher (420) zum Speichern der von der Datenwiederherstellungseinrichtung in Bildeinheiten ausgegebenen Farbdaten,
eine Wähleinrichtung zum Wählen der Ausgangssignale des ersten und zweiten Bildspeichers (410, 420) oder der Daten wiederherstellungseinrichtung, und zwar in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen eines Fehlerkennzeichens, das von der Fehlerkorrekturdekodiereinrichtung (100) ausgegeben wird, und
eine Adressengeneratoreinrichtung umfaßt, die eine Adresse, die durch Addieren einer Position, die dem Bewegt signal entspricht, zur laufenden Bildposition erhalten wird, oder eine Adresse der laufenden Bildposition in Abhängigkeit vom Vorliegen oder Fehlen des Fehlerkennzeichens erzeugt und die erzeugte Adresse als Adressensignal des ersten und des zweiten Bildspeichers (410, 420) ausgibt.
eine Fehlerkorrekturdekodiereinrichtung (100), die die empfangenen oder wiedergegebenen Daten fehlerkorrekturdeko diert und ein Fehlerkennzeichen bezüglich eines Fehlers erzeugt, der außerhalb der Fehlerkorrekturmöglichkeiten liegt,
eine Datenwiederherstellungseinrichtung, die die Bewe gung der fehlerkorrekturdekodierten Daten nach Maßgabe eines Bewegungssignals kompensiert, das zwischen aufeinanderfol genden Bildern erzeugt wird, um das ursprüngliche Videosi gnal aus den fehlerkorrekturdekodierten Daten wiederherzu stellen, und
eine Fehlerverdeckungseinrichtung (400), die ein Video signal eines Bereiches, an dem der Fehler unter den wieder hergestellten Daten nicht korrigiert ist, durch das Video signal des vorhergehenden Bildes ersetzt, wobei
die Fehlerverdeckungseinrichtung (400),
einen ersten Bildspeicher (410) zum Speichern der von der Datenwiederherstellungseinrichtung in Bildeinheiten ausgegebenen Luminanzdaten,
einen zweiten Bildspeicher (420) zum Speichern der von der Datenwiederherstellungseinrichtung in Bildeinheiten ausgegebenen Farbdaten,
eine Wähleinrichtung zum Wählen der Ausgangssignale des ersten und zweiten Bildspeichers (410, 420) oder der Daten wiederherstellungseinrichtung, und zwar in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen eines Fehlerkennzeichens, das von der Fehlerkorrekturdekodiereinrichtung (100) ausgegeben wird, und
eine Adressengeneratoreinrichtung umfaßt, die eine Adresse, die durch Addieren einer Position, die dem Bewegt signal entspricht, zur laufenden Bildposition erhalten wird, oder eine Adresse der laufenden Bildposition in Abhängigkeit vom Vorliegen oder Fehlen des Fehlerkennzeichens erzeugt und die erzeugte Adresse als Adressensignal des ersten und des zweiten Bildspeichers (410, 420) ausgibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
ein Konturkompensationsfilter (480) zum Filtern des Kontur
teils des ersetzten Bereiches, um den Blockeffekt herabzu
setzen, wenn das Ausgangssignal von der Wähleinrichtung
durch das Videosignal des vorhergehenden Bildes ersetzt
wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Adressengeneratorteil
einen ersten Adressengeneratorteil (450) zum Erzeugen der Adressen des ersten und zweiten Bildspeichers (410, 420),
einen zweiten Adressengenerator (461) zum Erzeugen einer Adresse, die dadurch erhalten wird, daß eine Adresse einer Position, die dem Bewegungssignal entspricht, zur Adresse der laufenden Bildposition addiert wird, die im ersten Adressengenerator (450) erzeugt wird, und
einen Adressenwähler umfaßt, der die im ersten oder zweiten Adressengenerator (450, 460) erzeugte Adresse ent sprechend dem Fehlerkennzeichen wählt und die gewählte Adresse den Adressenanschlüssen des ersten und zweiten Bild speichers (410, 420) zuführt.
einen ersten Adressengeneratorteil (450) zum Erzeugen der Adressen des ersten und zweiten Bildspeichers (410, 420),
einen zweiten Adressengenerator (461) zum Erzeugen einer Adresse, die dadurch erhalten wird, daß eine Adresse einer Position, die dem Bewegungssignal entspricht, zur Adresse der laufenden Bildposition addiert wird, die im ersten Adressengenerator (450) erzeugt wird, und
einen Adressenwähler umfaßt, der die im ersten oder zweiten Adressengenerator (450, 460) erzeugte Adresse ent sprechend dem Fehlerkennzeichen wählt und die gewählte Adresse den Adressenanschlüssen des ersten und zweiten Bild speichers (410, 420) zuführt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Adressengeneratoreinrichtung (460)
einen Bildspeicher (462) zum Speichern des Bewegungs signals, das von der Datenwiederherstellungseinrichtung in Bildeinheiten ausgegeben wird,
einen Adressengenerator (461) für ein Bewegungssignal, der eine Schreibadresse und eine Leseadresse des Bildspei chers (462) erzeugt, und
einen Addierer (463) umfaßt, der das Ausgangssignal des ersten Adressengenerators (450) zum Ausgangssignal des Bild speichers (462) addiert.
einen Bildspeicher (462) zum Speichern des Bewegungs signals, das von der Datenwiederherstellungseinrichtung in Bildeinheiten ausgegeben wird,
einen Adressengenerator (461) für ein Bewegungssignal, der eine Schreibadresse und eine Leseadresse des Bildspei chers (462) erzeugt, und
einen Addierer (463) umfaßt, der das Ausgangssignal des ersten Adressengenerators (450) zum Ausgangssignal des Bild speichers (462) addiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Adressenwähler das Ausgangssignal des Addierers
(463) nur dann wählt, wenn die laufende Betriebsweise der
Bewegtbildbetrieb ist und das Fehlerkennzeichen erzeugt ist.
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