FI90177C - Foerfarande och kretsanordning foer att ange roerelse fraon en televisionsbild - Google Patents

Description

Menetelmä ja piiri järjestely liikkeen ilmaisemiseksi tele visiokuvasta - Förfarande och kretsanordning för att ange rörelse frän en televisionsbild ! 90177 5

Keksinnön kohteena on menetelmä ja piiri järjestely liikkeen ilmaisemiseksi televisiokuvasta, kun videosignaali on digitaalisessa muodossa ja kuva jaetaan useamman kuin yhden kuvaelementin kokoisiin lohkoihin ja kullekin lohkolle muo-10 dostetaan koodisana, jota verrataan jonkin edellisen kuvan vastaavan lohkon koodisanaan liikepäätöksen tekemiseksi.

TV-kuva muodostuu kahdesta lomitellusti pyyhkäistystä osa-kuvasta. Näin ollen eri osakuvien juovat eivät osu päällek-15 käin. Jos kuvassa on suoria vaakasuuntaisia rajapintoja, joiden välillä on suuri kontrasti, esiintyy niissä 25 Hz:n taajuudella välkyntää. PAL-normissa kuvan lomiteltuja osia eli kenttiä pyyhkäistään 50 Hzsn taajuudella. Kuvan ollessa tumma ei 50 Hz:n kuvanvaihtotaajuus näy häiritsevänä. Sen 20 sijaan silmä havaitsee selvää välkyntää kuvan kirkkaissa osissa ja välkkymisongelma korostuu, jos kuvapinta on suuri ja katselukulma laaja. Kuvavälkyntää voidaan pienentää tai poistaa lähes kokonaan tallentamalla kenttä kuvamuistiin ja esittämällä se joko sellaisenaan tai hieman modifioituna 25 kahdesti saman aikajakson kuluessa. Tällöin kenttätaajuus nousee 100 Hz:iin eikä kuvavälkyntä ole enää häiritsevää.

Kuvassa esiintyvän juovarakenteen näkymistä voidaan pienentää ja lomittelusta aiheutuvia haittoja vähentää käyttä-30 mällä progressiivista pyyhkäisyä. Tämä tarkoittaa, että molemmat kuvakentät kirjoitetaan ensin muistiin ja luetaan sieltä vuorojuovin. Kuva pyyhkäistään siis kokonaisuudessaan kerralla. Menetelmä edellyttää juovataajuuden nostamista kaksinkertaiseksi. Kenttätaajuus säilyy tässä menetel-35 mässä alkuperäisenä.

Sekä juovataajuuden kasvattamiseen, line rate upconversion (LRU), että kenttätaajuuden kasvattamiseen, field rate 2 90177 upconversion (FRU), voidaan käyttää nk. liikeadaptiivisia menetelmiä. Liikeadaptiivisissa menetelmissä kytketään kahta, staattiselle ja liikkuvalle kuvalle optimoitua, algoritmia sen mukaan, onko kuvassa liikettä vai ei. Näin 5 ollen liikkeen ilmaisua tarvitaan liikeadaptiivisissa menetelmissä .

Tunnetut ja aikaisemmin käytetyt liikkeenilmaisumenetelmät pohjautuvat useimmiten kahden kuvan väliltä laskettuihin 10 erosignaaleihin ja niistä tehtyihin päätöksiin, onko kuva liikkuva vai liikkumaton. Näiden tunnettujen menetelmien huono ominaisuus on herkkyys kohinalle. Kohina voi aiheuttaa poikkeuksellisen suuren muutoksen luminanssieroihin, jotka aiheuttavat väärän liiketulkinnan. Väärä liikepäätös 15 johtaa poikkeuksetta kuvan laadun huononemiseen kaikilla liikeadaptiivisilla menetelmillä. Menetelmien toteutus vaatii yleensä vähintään kaksi kenttämuistia.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on toteuttaa liikkeen 20 ilmaisemiseksi menetelmä, joka ei ole herkkä kohinalle ja jonka toteuttaminen vaatii vähemmän kenttämuistia kuin ennestään tunnetut menetelmät.

Keksinnölle on tunnusomaista se, että digitaalinen videosig-25 naalinäyte katkaistaan ja koodisana muodostetaan käyttäen katkaistua videosignaalinäytettä.

Menetelmän mukaisesti useampibittinen videosignaalinäyte katkaistaan kynnystyslohkossa, minkä jälkeen kuvasta muodos-30 tetaan juovamuistien ja viiveiden avulla useamman kuvaelementin kokoisia lohkoja, joille liikeilmaisu tehdään. Kullekin lohkolle muodostetaan shift-and-add -piirin avulla koodisana, joka sisältää katkaistun videosignaalinäytteen pituuden määrän bittejä kutakin kuvaelementtiä kohti. Lopuk-35 si vertailulohkossa verrataan kahta vastaavaa koodisanaa kahden kuvan välillä. Edellistä kuvaa vastaavat koodisanat saadaan RAM-muistista. Jos koodisanat poikkeavat toisistaan,

II

3 9G177 on liikettä tapahtunut ja jos ne ovat samat, liikettä ei ole tapahtunut.

Seuraavaksi keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viit-5 taamalla oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää lohkokaaviota menetelmän toteuttavasta piiristä, kuvio 2 menetelmän mukaista kuvan jakoa 2x2-elementin 10 lohkoihin, ja kuvio 3 yksityiskohtaisempaa rakennetta menetelmän toteuttavasta piiristä.

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän toteut-15 tavan piirin lohkokaavio. Videosignaali on digitaalisessa muodossa ja sitä käsitellään digitaalisen signaalinkäsittelyn menetelmin. Seuraavassa käsitellään esimerkin vuoksi 8-bittisen videosignaalinäytteen katkaisua 1-bittiseksi kynnystyslohkossa 1. Keksinnön mukaisessa menetelmässä voi 20 videosignaalinäyte käsittää mielivaltaisen määrän bittejä ja se voidaan katkaista myös sellaiseksi, että se käsittää useamman kuin yhden bitin katkaisun jälkeen. 8-bittisen näytteen katkaisu 1-bittiseksi vastaa 256-sävyisen kuvan kynnystystä 2-sävyiseksi. Katkaisu voidaan tehdä, koska 25 näytteen eniten merkitsevästä bitistä saadaan riittävä tieto liikkeen ilmaisua varten. Katkaisun jälkeen muodostetaan kuvasta esimerkiksi pysty- ja vaakasuunnassa 2x2-kuvaele-mentin kokoisia lohkoja, joille ilmaisu tehdään. Lohkojen muodostus tehdään muistilohkossa 2, joka sisältää juovamuis-30 tin LT ja kaksi yhden näytteen mittaista viivettä T. Lohkojen muodostuksen myötä on liikeilmaisimen resoluutio myös 2x2 kuvaelementtiä. Seuraavaksi jokaista 2x2 kuvaelementtiä käsittävää lohkoa kohti muodostetaan koodisana koodausloh-kossa 3. Koodisana sisältää katkaistun näytteen pituuden 35 määrän bittejä jokaista kuvaelementtiä kohti eli tässä esimerkissä koodisana sisältää yhden bitin kutakin kuva-elementtiä kohti, jolloin yhtä lohkoa kuvaava koodisana sisältää yhteensä neljä bittiä. Kahta vastaavaa koodisanaa 4 90177 kahden kuvan välillä verrataan vertailulohkossa 4. Jos koodisanat poikkeavat toisistaan, on kuvien välillä liikettä, ja jos ne ovat samat, liikettä ei ole tapahtunut.

5 Kuviossa 2 on esitetty esimerkin vuoksi neljästä kuvaelementistä PIX muodostettua 2x2 kokoista lohkoa BL. Kuviosta näkyvät myös kertoimet ΡΙΧχ, PIX2* PIX3 ja PIX4 koodisanan muodostusta varten lausekkeen 2®PIXi + 2*PIX2 + 2^piX3 + 2^PIX4 mukaan. Kertoimet ΡΙΧχ, ΡΙχ2* PIX3 ja PIX4 saavat 10 arvokseen katkaistun videosignaalinäytteen arvon, siis 1 tai 0, joten koodisana sisältää yhden bitin kutakin kuva-elementtiä PIX kohden. Menetelmä tuottaa liikepäätöksen jokaista lohkoa BL kohden, mikä tarkoittaa, että neljän vierekkäisen kuvaelementin PIX liikepäätökset ovat aina 15 samat. Liikeilmaisimen resoluutio on siten rajoitettu neljäsosaan tavanomaisesta. Tällä ei ole havaittu olevan merkitystä kuvan laatuun. Koska lohkon BL kuvaelementtien PIX määrä ei rajoitu neljään ja katkaistun videosignaalinäytteen pituus voi olla suurempi kuin 1, voidaan koodisana muodostaa 20 seuraavan yleisemmän lausekkeen mukaisesti:

N

Σ 2(n l)^PIXn, jossa k on katkaistun videosignaalinäyt-n=l teen pituus, n on kokonaisluku, N on lohkon BL sisältämien 25 kuvaelementtien PIX lukumäärä ja PIXn kuvaa lohkon BL kuva-elementtejä PIX ja saa arvokseen katkaistujen videosignaali-näytteiden arvon.

Kuviossa 3 on esitetty yksityiskohtaisempi rakenne menetel-30 män toteuttavasta piiristä. Kuviosta näkyy, että 8-bittinen videosignaalinäyte tuodaan kynnystyslohkoon 1, jossa se katkaistaan 1-bittiseksi. Seuraavaksi kuva jaetaan 2x2-elementin ΡΙΧχ, PIX2, PIX3 ja PIX4 kokoisiksi lohkoiksi BL muistilohkossa 2, joka sisältää yhden juovamuistin LT ja 35 kaksi viivettä T. Lohkoille BL muodostetaan koodisana koo- dauslohkossa 3, joka on muodostettu shift-and-add -piireistä SHIFT ja ADD. Kuvasta muodostettua 4-bittistä koodisanaa verrataan edellisen kuvan vastaavan lohkon BL koodisanaan liikepäätöksen tekemiseksi. Edellisen kuvan koodisanat

II

5 9 Π1 7 7 saadaan RAM-muistista RAM, jota kirjoitetaan ja luetaan puolella näytetaajuudella. Vertailu suoritetaan vertailu-piirissä COMP, joka voi koostua esimerkiksi and-piireistä. Jos vertailulohkosta saadaan tuloksena md = 1, liikettä ei 5 ole tapahtunut. Jos tulos md on 0, on kuvien välillä tapahtunut liikettä.

Menetelmän tuottama liikepäätös on havaittu luotettavaksi. Menetelmän kohinansietoisuus on erittäin hyvä, koska il-10 maisua edeltää voimakas kynnystys. Kohinan aiheuttamalla sävyvaihtelulla ei ole tässä suuruusluokassa vaikutusta. Menetelmän toteuttava piiri on varsin yksinkertainen, mikä pienentää piirin valmistuskustannuksia. Tavallisten kahden kenttämuistin sijasta riittää vain puoli kenttämuistia 15 (720x288x4bit), kun videosignaalinäyte katkaistaan 1-bitti- seksi. Kertolaskuja ei tarvitse suorittaa lainkaan. Keksintö soveltuu IDTV- (Improved Definition TV) ja HDTV-vastaanotti-meen (High Definition TV), joissa sitä voidaan käyttää sekä juova- että kenttätaajuuden kasvattamiseen.

Claims (8)

1. Menetelmä liikkeen ilmaisemiseksi televisiokuvasta, kun videosignaali on digitaalisessa muodossa ja kuva jaetaan useamman kuin yhden kuvaelementin (PIX) kokoisiin lohkoihin 5 (BL) ja kullekin lohkolle (BL) muodostetaan koodisana, jota verrataan jonkin edellisen kuvan vastaavan lohkon (BL) koodisanaan liikepäätöksen tekemiseksi, tunnettu siitä, että - videosignaalinäyte katkaistaan ja 10 - koodisana muodostetaan käyttäen katkaistua videosignaali- näytettä .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että videosignaalinäyte on 8-bittinen. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että videosignaalinäyte katkaistaan 1-bittiseksi.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että lohkot (BL) ovat 2x2:n kuvaelementin (PIX) kokoisia.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetel-25 mä, tunnettu siitä, että koodisana muodostuu lausekkeen N Σ 2(n " ^-^PlXn mukaisesti, jossa k on katkaistun video-n=l 30 signaalinäytteen pituus, n on kokonaisluku, N on lohkon (BL) sisältämien kuvaelementtien (PIX) lukumäärä ja PIXn kuvaa lohkon (BL) kuvaelementtejä (PIX) ja saa arvokseen katkaistujen videosignaalinäytteiden arvon.

6. Piiri järjestely jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, joka järjestely käsittää muistilohkon (2), jossa kuva jaetaan useamman kuvaelementin (PIX) kokoisiin lohkoihin (BL) ja joka sisältää ainakin yhden juovamuistin (LT) ja ainakin kaksi viivettä II 7 90177 (T), ja vertailulohkon (4), jossa lohkoille (BL) muodostettua koodisanaa verrataan edellisen kuvan vastaavan lohkon (BL) koodisanaan ja joka sisältää RAM-muistin (RAM), jonne edellinen kuva on tallennettu, ja piirejä (COMP) vertailun 5 suorittamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on - kynnystyslohko (1), jonne videosignaalinäyte tuodaan ja jossa se katkaistaan ja josta se viedään muistilohkoon (2), ja - koodauslohko (3), jonne signaali tulee muistilohkosta (2) 10 ja jossa lohkoille (BL) muodostetaan koodisana katkaistua videosignaalinäytettä käyttäen ja joka sisältää shift-and-add -piirejä (SHIFT, ADD) ja josta signaali viedään vertai-lulohkoon (4).

6 9 Π177

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen piiri järjestely, tunnettu siitä, että koodauslohkon (3) summaus-piirissä on neljä tuloa ja - ensimmäiseen tuloon tuodaan koodisanan PlXi-kertoimen bitti kynnystyslohkosta (1) juovamuistin (LT) ja viiveen 20 (T) kautta, - toiseen tuloon tuodaan koodisanan PIX2~kertoimen bitti kynnystyslohkosta (1) juovamuistin (LT) ja siirtopiirin (SHIFT) kautta, - kolmanteen tuloon tuodaan koodisanan PIX3~kertoimen bitti 25 kynnystyslohkosta (1) viiveen (T) ja kahden siirtopiirin (SHIFT) kautta ja - neljänteen tuloon tuodaan koodisanan PIX4-kertoimen bitti kynnystyslohkosta (1) kolmen siirtopiirin (SHIFT) kautta.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen piiri järjestely, tunnettu siitä, että vertailulohkon (4) RAM-muisti (RAM) käsittää puoli kenttämuistia (720x288x4bit). 8 9Π177