DE69229426T2

DE69229426T2 - Videomischer

Info

Publication number: DE69229426T2
Application number: DE69229426T
Authority: DE
Inventors: John Abt; James A. Delwiche
Original assignee: Grass Valley Group Inc
Current assignee: Grass Valley Group Inc
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2012-04-15
Also published as: EP0518465B1; JP2727041B2; EP0518465A2; US5850267A; JPH0686169A; EP0518465A3; DE69229426D1

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verarbeitung von Videosignalen, und im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte nicht-additive Video-Mischer- Schaltung, welche die Stelle und Rate der Übertragung, die Immunität in Bezug auf Farbhilfsträgerartefakte sowie die Kompatibilität mit geformten Video- und Key-Signalen steuert.
In der Abbildung aus Fig. 1 ist eine nicht-additive Mischerschaltung (NAM) dargestellt, die gemäß dem Stand der Technik bekannt ist. Wie dies aus der Abbildung aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird ein Wechsel zwischen den beiden Videosignalen durch einen Vergleich der Stärken bzw. der Ausprägungen der einzelnen Bildelemente gesteuert. Dieser nicht-additive Mischer ermöglicht es somit, daß zwei Videosignale auf der Basis ihrer lokalen Helligkeit gemischt werden. Für manche Anwendungen wird das nicht-additive Mischverfahren im Vergleich zu anderen verfügbaren Formen des Mischens bevorzugt, wie etwa dem additiven Mischen oder dem Mischen mit eigenem Keying, da derartige Methoden bei diesen entsprechenden Anwendungen unerwünschte Effekte erzeugen können.
Das nicht-additive Mischen eignet sich am meisten für die Verknüpfung bzw. Kombination von Bildern, bei denen die relevanten Bereiche sehr hell und vor einem dunklen Hintergrund vorgesehen sind, während andere Bilder eine eher moderate Helligkeit aufweisen. Das nicht-addtive Mischverfahren ist zum Beispiel die ideale Möglichkeit, um ein Bild eines hell beleuchteten Eisläufers über einem anderen Videobild anzuordnen, das verhältnismäßig gleichmäßige Stufen mit moderater Helligkeit aufweist, wie etwa ein Bild der Zuschauer, die beim Eislaufen zusehen, wobei das letztgenannte Bild nur moderat beleuchtet ist. Bei einer derartigen Kombination ermöglicht es der dunkle Bereich außerhalb des im Rampenlicht stehenden Eisläufers, daß das andere Bild deutlich zu sehen ist, während der helle Bereich im Scheinwerferlicht dominieren würde und sichtbar wäre sowie die Ansicht der Zuschauer teilweise versperren würde.
Wenn die gleichen beiden Bilder durch additives Mischen verknüpft werden würden, würde ein Großteil der bildlichen Detailgenauigkeit in der Umgebung des Eisläufers verlorengehen. Der Grund dafür ist es, daß die Helligkeitswerte von den Zuschauern zu den bereits hohen Werten im Scheinwerferlicht addiert werden würden, und wobei diese Summen einen maximalen Luminanz-Wert überschreiten würden und somit begrenzt werden müßten, wodurch ein Großteil der Detailgenauigkeit verloren geht. Wenn die beiden Bilder andererseits durch eigenes Keying des Bilds des Eisläufers verknüpft werden würden, so würden Artefakte des eigenen Keyings um die Ränder des Übergangs zwischen den beiden Bildern auftreten.
Bei dem nicht-additiven Mischer gemäß dem Stand der Technik, der in der Abbildung aus Fig. 1 dargestellt ist, existiert keine Steuerung an der Übergangsstelle zwischen den beiden Bildern sowie keine Steuerung der Rate, mit der der Übergang erfolgt. Wenn diese Schaltung ferner in Verbindung mit einem Videogemisch eingesetzt werden würde, so könnte die Chrominanz-Energie von dem Farbhilfsträger in dem Ausgangsvideo unerwünschte Effekte erzeugen. Ferner sieht diese Schaltung keinen Kanal für die Keying-Informationen vor.
In EP-A-0194166 wird ein System zur Überlagerung von Bildern beschrieben, mit einer Steuerschaltung zur Aufnahme entsprechender erster und zweiter Videoeingaben sowie zur Erzeugung eines Mischer-Steuersignals, und wobei ein Mischer so angeschlossen ist, daß er die erste Videoeingabe und die zweite Videoeingabe empfängt und eine Videoausgabe gemäß dem Mischer-Steuersignal erzeugt.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein nicht-additiver Mischer gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum nicht-additiven Mischen von Videosignalen gemäß dem gegenständlichen Anspruch 8.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein verbesserter nicht-additiver Mischer, der erste und zweite Videosignale gemäß einem Mischer-Steuersignal mischt, das auf neuartige Weise abgeleitet wird. In einem Ausführungsbeispiel werden die ersten und zweiten Videosignale entsprechenden ersten und zweiten Chrominanz-Filtern (Sperrfiltern) zugeführt. Die resultierenden ersten und zweiten Luminanz- Signale werden entsprechenden ersten und zweiten Additionsschaltungen zugeführt, wobei bei einem oder bei beiden Versätze vorgesehen werden können. Danach wird die Differenz zwischen dem ersten versetzten Luminanz-Signal und dem zweiten versetzten Luminanz-Signal dazu verwendet, ein Differenz-Luminanz-Signal zu erzeugen. Das Differenz-Luminanz- Signal wird danach mit einem Verstärkungsregelungssignal multipliziert, um das Mischersteuersignal zu erzeugen. Das Mischersteuersignal wird zur Steuerung des Mischens der ersten und zweiten Videosignale in einem ersten Mischer verwendet, um eine nicht-additiv gemischte Videoausgabe vorzusehen. Wenn das erste und das zweite Videoeingabesignal begleitende Key- Signale aufweisen, kann das Mischersteuersignal auch einen zweiten Mischer steuern, um eine Key-Kanalausgabe vorzusehen, die auf die gleiche Art und Weise wie die Videoausgabe nichtadditiv gemischt wird.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird in dem abschließenden Teil dieser Beschreibung im besonderen ausgeführt und genau beansprucht. Der Aufbau sowie das funktionale Verfahren sowie weitere Vorteile und Aufgaben der Erfindung sind jedoch in Bezug auf die folgende genaue Beschreibung sowie die beigefügten Zeichnungen am besten verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 einen gemäß dem Stand der Technik bekannten nichtadditiven Mischer;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines verbesserten nicht-additiven Mischers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführung des verbesserten nicht-additiven Mischers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Genaue Beschreibung

In der Abbildung aus Fig. 2 ist ein verbesserter nichtadditiver Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung in Blockdiagrammform dargestellt. Eine erste Videoeingabe wird einem ersten Chrominanz-Filter (Sperrfilter) 10 sowie einem Eingang des Mischers 22 zugeführt. Eine zweite Videoeingabe wird dem zweiten Chrominanz-Filter (Sperrfilter) 12 sowie dem anderen Eingang des Mischers 22 zugeführt. Der erste Chrominanz-Filter (Sperrfilter) 10 erzeugt ein erstes Luminanz-Signal, das einem Eingang der ersten Additionsschaltung 14 zugeführt wird. Der zweite Chrominanz- Filter (Sperrfilter) 12 erzeugt ein zweites Luminanz-Signal, das der zweiten Additionsschaltung 16 zugeführt wird.
Die erste Additionsschaltung 14 empfängt ein erstes versetztes Signal, das durch die Additionsschaltung 14 zu dem ersten Luminanz-Signal addiert wird, um ein versetztes erstes Luminanz-Signal zu erzeugen. Die zweite Additionsschaltung 16 empfängt ein zweites versetztes Signal, das durch die zweite Additionsschaltung 16 zu dem zweiten Luminanz-Signal addiert wird, um ein versetztes zweites Luminanz-Signal zu erzeugen.
Das versetzte erste Luminanz-Signal und das versetzte zweite Luminanz-Signal werden jeweils einem der Eingänge einer Differenzschaltung 18 zugeführt. Bei der Ausgabe der Differenzschaltung 18 handelt es sich um ein Differenz- Luminanz-Signal, das einer Multipliziererschaltung 20 zugeführt wird. Die Multipliziererschaltung 20 multipliziert das Differenz-Luminanz-Signal mit einem Verstärkungsregelungssignal, so daß ein Mischersteuersignal erzeugt wird, das zwischen 0,0 und 1,0 variiert.
Das Mischersteuersignal von der Multipliziererschaltung 20 steuert einen ersten Videomischer 22, um zu bestimmen, welche Anteile der ersten Videoeingabe und der zweiten Videoeingabe in der Videoausgabe des ersten Videomischers 22 vorhanden sind. Das Mischen der beiden Videosignale gemäß dem Mischersteuersignal kann durch eine der im Fach bekannten Methoden erfolgen, wobei diese Methoden normalerweise die folgende Funktion verwenden: Videoout = K*Video&sub1; + (1-K) *Video&sub2;, wobei K das Mischersteuersignal bezeichnet.
Die ersten und zweiten Key-Signale, die entsprechend der ersten und zweiten Videoeingabe zugeordnet sind, werden den beiden Eingängen des Mischers 24 zugeführt. Der zweite Mischer 24 wird ebenfalls durch das Mischersteuersignal gesteuert, so daß eine Key-Signal-Ausgabe das gleiche Verhältnis zwischen dem ersten und zweiten Key-Signal aufweist wie das Verhältnis der Videoausgabe zwischen den ersten und zweiten Videoeingaben.
Der nicht-additive Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht funktional der dem Stand der Technik entsprechenden Schaltung, die in der Abbildung aus Fig. 1 dargestellt ist, wenn beide versetzten Signale gleich Null sind und das Verstärkungsregelungssignal den maximalen Wert, d. h. unendlich, aufweist. Auch bei einer derartigen Verwendung handelt es sich um eine Verbesserung im Vergleich zu der in der Abbildung aus Fig. 1 dargestellten Schaltung, da der Chrominanz-Filtervorgang (Sperrfiltern) den Mischvorgang weniger anfällig in Bezug auf Hilfsträgerartefakte gestaltet, und wobei der zusätzliche Kanal für Keying-Informationen es ermöglicht, daß der nicht-additive Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung für zusätzliche Anwendungen eingesetzt werden kann, für die Keying-Informationen erforderlich sind.
Die in die Multipliziererschaltung 20 eingegebene Verstärkungsregelung kann dafür eingesetzt werden, den Übergang zwischen zwei Eingangsvideosignalen "weicher" zu gestalten, wodurch nicht-additive Mischer umfassender für die Erzeugung feinerer Effekte eingesetzt werden können. Die durch die ersten und zweiten Additionsschaltungen 14 und 16 vorgesehene Versetzungsfähigkeit ermöglicht es ferner, daß der Mittelpunkt oder der Übergangspunkt des Betriebs des Mischers so eingestellt werden kann, daß diese Mischer für neue Anwendungen eingesetzt werden können. Für die Erzeugung eines gewünschten Versatzes kann zwar auch eine dieser Additionsschaltungen eingesetzt werden, jedoch ist es vom Konzept her praktischer, für jeden Weg Versatzwerte vorsehen zu können.
Um eine unendliche Verstärkung zu ermöglichen, damit die Differenzschaltung 18 und die Multipliziererschaltung 20 so gesteuert werden können, daß sie als Vergleichseinrichtung bzw. Komparator funktionsfähig sind, muß die Multipliziererschaltung 20 bei einer digitalen Implementierung in der Lage sein, eine Ausgabe von ausschließlich Einsern zu erzeugen, wenn nur das wertniedrigste Bit der Eingabe eine Eins darstellt. Eine Gleitkomma-Multipliziererschaltung wird verwendet, um dies für ein 10-Bit-Mischersteuersignal zu realisieren.
Ein einzelner Chrominanz-Filter (Sperrfilter) 10' oder 10" (nicht abgebildet) kann hinter der Differenzschaltung 18 oder der Multipliziererschaltung 20 angeordnet werden, um die beiden Filter 10 und 12 zu ersetzen, die an den Eingangswegen dargestellt sind. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Möglichkeit zum Abschalten und zur Überbrückung der Chrominanz-Filter (Sperrfilter) 10 und 12 unter Verwendung von Filter-Überbrückungsschaltern 26 und 28 zu haben.
Wenn der erfindungsgemäße nicht-additive Mischer nur in einer Umgebung eingesetzt werden soll, in der die Luminanz- und Chrominanz-Signale voneinander getrennt sind, wie dies in der Abbildung aus Fig. 3 dargestellt ist, so ist kein Chrominanz- Filtern erforderlich, wobei jedoch zusätzliche Mischer 23 und 25 für die Chrominanz-Komponenten erforderlich sind. Ebenso wie in dem anderen Ausführungsbeispiel empfängt auch in diesem Ausführungsbeispiel die erste Additionsschaltung 14' ein erstes versetztes Signal, das durch die erste Additionsschaltung 14' zu dem ersten Luminanz-Signal addiert wird, um ein versetztes erstes Luminanz-Signal zu erzeugen. Die zweite Additionsschaltung 16' empfängt ein zweites versetztes Signal, das durch die zweite Additionsschaltung 16' zu dem zweiten Luminanz-Signal addiert wird, um ein versetztes zweites Luminanz-Signal zu erzeugen.
Und ebenso wie in der Abbildung aus Fig. 2 werden das versetzte erste Luminanz-Signal und das versetzte zweite Luminanz-Signal jeweils einem der Eingänge der Differenzschaltung 18' zugeführt. Bei der Ausgabe der Differenzschaltung 18' handelt es sich um ein Differenz- Luminanz-Signal, das der Multipliziererschaltung 20' zugeführt wird. Die Multipliziererschaltung 20' multipliziert das Differenz-Luminanz-Signal mit einem Verstärkungsregelungssignal, um ein Mischersteuersignal zu erzeugen.
In diesem Ausführungsbeispiel steuert das Mischersteuersignal von der Multipliziererschaltung 20' die drei Videomischer 22', 23 und 25, um zu bestimmen, welche Anteile der ersten und zweiten Video-Luminanz- und Chrominanz-Komponenten A und B (die I und Q oder U und V darstellen) in den Ausgaben A und B der Video-Luminanz- und Chrominanz vorhanden sind. Das gleiche Mischersteuersignal kann ferner den Mischer (24', nicht abgebildet) in Bezug auf einen zusätzlichen Kanal mit Keying- Informationen steuern, wie dies in der Abbildung aus Fig. 2 der Fall ist.
Vorstehend wurde zwar ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben und veranschaulicht, jedoch wird der Fachmann erkennen, daß diesbezüglich zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Eine digitale Implementierung wird zwar allgemein bevorzugt, jedoch gibt es grundsätzlich keine Gründe, die dagegen sprechen, daß Teile der oder die ganze Schaltkreisanordnung auch in analoger Form verwendet werden können. Die folgenden Ansprüche umfassen somit alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, die dem Umfang der vorliegenden Erfindung entsprechen.

Claims

1. Vorrichtung zur Verknüpfung von zwei Videosignalen mit einem Mischer (22) unter der Steuerung durch ein Steuersignal K, so daß ein Ausgangsvideosignal gemäß der folgenden Formel erzeugt wird:

Videoout = K*Video&sub1; + (1-K)*Video&sub2;, wobei die Vorrichtung einen Steuerkreis zur Erzeugung des Steuersignals K aus Luminanz- Komponenten der Videosignale aufweist, wobei der Steuerkreis gekennzeichnet ist durch:

eine Differenzschaltung (18), die so gekoppelt ist, daß sie die entsprechenden Luminanz-Komponenten der Videosignale subtrahiert, um ein Differenzsignal zu erzeugen; und

eine Multiplizierschaltung (20), die so gekoppelt ist, daß sie das Differenzsignal empfängt und es mit einem Verstärkungsregelungssignal multipliziert, um das Steuersignal K zu erzeugen; wobei das genannte Steuersignal K zwischen 0,0 und 1,0 variiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner einen zweiten Mischer (24) umfaßt, der so gekoppelt ist, daß er ein erstes Key-Signal empfängt, das der ersten Videoeingabe zugeordnet ist, sowie ein zweites Key-Signal, das der zweiten Videoeingabe zugeordnet ist, und wobei ein Key-Ausgangssignal gemäß dem Mischer-Steuersignal erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung ferner folgendes umfaßt:

einen ersten Chrominanz-Filter (10) zum Empfang der ersten Videoeingabe sowie zur Erzeugung eine ersten Luminanz-Signals zur Verwendung als erste Videoeingabe in die Differenzschaltung (18); und

einen zweiten Chrominanz-Filter (12) zum Empfang der zweiten Videoeingabe sowie zur Erzeugung eines zweiten Luminanz-Signals zur Verwendung als zweite Videoeingabe in die Differenzschaltung (18).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Vorrichtung ferner folgendes umfaßt: eine Versetzungseinrichtung (14) zur Versetzung des ersten Luminanz-Signals, so daß ein versetztes erstes Luminanz-Signal zur Verwendung als erste Videoeingabe in die Differenzschaltung (18) erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner folgendes umfaßt: eine Versetzungseinrichtung (14) zur Versetzung der ersten Videoeingabe, so daß eine versetzte erste Videoeingabe zur Verwendung als erste Videoeingabe in die Differenzschaltung (18) erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 5, wobei die Vorrichtung ferner folgendes umfaßt: einen Chrominanz-Filter (10') zum Empfang des Differenzsignals sowie zur Erzeugung eines gefilterten Differenzsignals zur Verwendung als Differenzsignal, das von der Multiplizierschaltung (20) empfangen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 5, wobei die Vorrichtung ferner folgendes umfaßt: einen Chrominanz-Filter (10") zum Empfang des Mischer- Steuersignals sowie zur Erzeugung eines gefilterten Mischer- Steuersignals zur Verwendung als Mischer-Steuersignal.

8. Verfahren zur Verknüpfung von zwei Videosignalen mit einem Mischer (22) unter der Steuerung durch ein Steuersignal K, so daß ein Ausgangsvideosignal gemäß der folgenden Formel erzeugt wird:

Videoout = K*Video&sub1; + (1-K)*Video&sub2;, wobei das genannte Verfahren das Steuersignal K aus Luminanz-Komponenten der Videosignale erzeugt, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Subtrahieren (18) der entsprechenden Luminanz-Komponenten von den Videosignalen, so daß ein Differenzsignal erzeugt wird; und

Multiplizieren (20) des Differenzsignals mit einem Verstärkungsregelungssignal, so daß das Steuersignal K erzeugt wird, wobei das genannte Steuersignal von 0,0 bis 1,0 variiert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren ferner den folgenden zusätzlichen Schritt umfaßt: zusätzliches Mischen (24) eines ersten Key-Signals, das der ersten Videoeingabe zugeordnet ist, und eines zweiten Key- Signals, das der zweiten Videoeingabe zugeordnet ist, gemäß dem Mischer-Steuersignal, so daß ein Key-Ausgangssignal erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Verfahren ferner die folgenden einleitenden Schritte umfaßt:

Filtern (10) der ersten Videoeingabe, so daß ein erstes Luminanz-Signal zur Verwendung als erste Videoeingabe in dem Schritt des Subtrahierens (18) erzeugt wird; und

Filtern (12) der zweiten Videoeingabe, so daß ein zweites Luminanz-Signal zur Verwendung als zweite Videoeingabe in dem Schritt des Subtrahierens (18) erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfaßt: Versetzen (14) des ersten Luminanz-Signals, so daß ein versetztes erstes Luminanz-Signal zur Verwendung als erste Videoeingabe in dem Schritt des Subtrahierens (18) erzeugt wird.

12. Verfahren zum nicht-additiven Mischen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfaßt: Versetzen (14) der ersten Videoeingabe, so daß eine versetzte erste Videoeingabe zur Verwendung als erste Videoeingabe in dem Schritt des Subtrahierens (18) erzeugt wird.

13. Verfahren zum nicht-additiven Mischen nach Anspruch 8 oder 12, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfaßt: Filtern (10') des Differenzsignals, so daß ein gefiltertes Differenzsignal zur Verwendung als Differenzsignal in dem Schritt des Multiplizierens erzeugt wird.

14. Verfahren zum nicht-additiven Mischen nach Anspruch 8 oder 12, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfaßt: Filtern (10") des Mischer-Steuersignals, so daß ein gefiltertes Mischer-Steuersignal zur Verwendung als Mischer- Steuersignal in dem Schritt des Mischens erzeugt wird.