PT622953E - Sistema de processamento de video adaptativo a movimento - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO “Sistema de processamento de vídeo adaptativo a movimento”

Este invento refere-se genericamente a aparelhos de televisão e, particularmente, a sistemas de processamento de sinal de vídeo adaptativos a movimento. Os sistemas de processamento de vídeo adaptativos a movimento são úteis numa variedade de aplicações. Os exemplos de tais utilizações incluem conversores de exploração progressiva entrelaçada, conversores padrão, separadores de sinais de luminância e de crominância e semelhantes. Em tais sistemas é gerado e utilizado um sinal de movimento para controlar um parâmetro do sinal de vídeo processado, tal como, por exemplo, a selecção, a mistura ou fusão de dois ou mais sinais de vídeo processados, de modo a produzir um sinal combinado no qual são reduzidos os artifícios visuais, devidos ao movimento da cena.

Numa aplicação típica, o movimento é detectado pela medição da diferença do nível de sinal (luminância) dos correspondentes pixels (elementos da imagem) nas imagens de vídeo sucessivas. O valor absoluto desta diferença produz uma estimativa da presença e quantidade de movimento nessa posição da imagem. Lamentavelmente, o valor do sinal de diferença da imagem numa dada localização da imagem está também dependente do acréscimo de contraste. Quando o contraste decresce o valor da diferença da imagem decresce também. A fim de assegurar que os pixels móveis contraste de baixo sejam detectáveis, bem como os pixels móveis de contraste mais alto, é prática convencional compensar as variações de contraste, limitando o sinal de diferença da imagem a uma banda de valores relativamente estreita.

Tipicamente, o valor absoluto do sinal de diferença da imagem é “apertado” ou limitado a uma amplitude relativamente pequena (por exemplo, 7 passos de quantificação), a qual é então considerada para representar o movimento completo. Desde que o sinal de movimento assim produzido tenha somente 7 níveis de quantificação, pode ser representado por uma dimensão de palavra relativamente pequena (por exemplo, 3 bits) e assim os requisitos da memória de armazenamento para o sinal de movimento são relativamente modestos quando comparados com o armazenamento de um sinal de movimento de “resolução completa ’ (por exemplo, 255 níveis, 8 bits). 2 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ

Depois da geração do sinal de movimento e da compensação para as variações de contraste como verificado acima, é prática convencional sujeitar adicionalmente o sinal de movimento a “dispersão” de movimento num processador de sinal de movimento. O termo “dispersão” refere-se ao processo de adicionar ao sinal de movimento amostras do movimento de pixels, que envolvem o pixel, que é interpolado. Num sentido, este processo “dispersa” ou “expande” a área de detecção do movimento, de modo a ser maior que o pixel particular, cujo movimento está sendo medido. A vantagem de incluir um número maior de pixels na determinação do movimento, é que a probabilidade de detectar pixels móveis é grandemente aumentada por causa da “abertura” ou “janela” de detecção de movimento aumentada, produzida pela “dispersão” do sinal de movimento. Νε prática, a dispersão do sinal de movimento pode ser ou temporal ou espacial. A dispersão temporal é obtida, pela inclusão de efeitos ou sinais de movimento de campos anteriores e/ou de campos seguintes. A dispersão espacial pode ser realizada, pela inclusão dos efeitos dos sinais de movimento das amostras de movimento anteriores e/ou seguintes ou verticalmente (linha-a-linha) e/ou horizontalmente (pixel-a-pixel). Também se pode “dispersar” o sinal de movimento pela combinação de ambas as componentes de dispersão temporal e espacial ( horizontal e/ou vertical).

Como verificado acima, o processamento do sinal de movimento dispersa o sinal de movimento temporal e/ou espacialmente para tirar vantagem da informação do movimento envolvente. Isto reduz a probabilidade do movimento ser perdido, no caso, por exemplo, em que acontece que os pixels correspondentes de FIGS. sucessivas têm o mesmo valor de sinal, ainda que os mesmos representem partes diferentes de um objecto móvel.

Depois da dispersão do sinal de movimento, o passo de processamento final no sistema convencional de processamento de vídeo adaptativo a movimento é gerar sinais de vídeo temporal e interpolado espacialmentes e combiná-los com a ajuda do sinal de movimento processado. Um modo de combinação que pode ser feito é através da aplicação do sinal de movimento processado à entrada de controlo, que é normalmente chamado um “comutador suave” ou circuito “potenciómetro”. Os sinais de vídeo de média calculada temporalmente e de média calculadci espacialmente são aplicados às respectivas entradas de sinal do “comutador suave”. Sob o controlo do sinal de movimento, o comutador suave selecciona o sinal interpolado temporalmente, quando o sinal de movimento é 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 3

baixo (indicando uma área de imagem estacionária) e selecciona o sinal interpolado espacialmente quando o sinal de movimento é alto (indicando uma área da imagem em movimento). Para valores de sinal de movimento entre baixo e alto, o comutador suave “mistura" ou combina proporcionalmente os sinais espacial ou temporalmente interpolados para formar o sinal de saída de vídeo. Esta “mistura” proporciona uma transição regular entre as selecções de sinal espacial e temporal e reduz assim a tendência para serem produzidos artifícios visuais durante a mudança de um sinal interpolado para outro. A HG. 1 exemplifica uma concretização típica do sistema acima descrito. Um sinal de entrada Yin a ser interpolado é aplicado a uma memória de imagem, que compreende uma ligação em cascata de retardo 262 H 10, um retardo 1-H 12 e um outro retardo 262 H 14. Um calculador de médias 16 calcula a média dos sinais 1-H para proporcionar um sinal interpolado espacialmente YS, que representa uma média dos pixels nas linhas acima e abaixo da posição do pixel a ser estimado. Um outro calculador de médias 18 calcula a média da imagem e dos sinais não retardados, para proporcionar um sinal interpolado temporalmente YT. Este sinal representa a média dos pixels correspondentes do campo antecedente e do campo subsequente. Para as regiões estacionárias o sinal YT interpolado temporalmente dá a melhor estimativa do valor do sinal de saída Yest. Para as partes móveis da imagem é necessário utilizar o sinal YS interpolado espacialmente para evitar artifícios móveis. A selecção de sinal é proporcionada por um comutador suave 20, que compreende um subtractor 22, que subtrai YT de YS, um multiplicador 24 que multiplica a diferença do subtractor por um sinal de movimento MOT e o somador 26, que adiciona o sinal YT à saída do multiplicador para produzir o sinal de saída Yest estimado ou interpolado. O sinal de movimento MOT é produzido por um circuito subtractor e de valor absoluto 28 que subtrai os sinais retardados de entrada e de imagem e toma o valor absoluto da diferença para produzir um sinal, que indica o movimento básico, que é então aplicado a um processador 30 do sinal de movimento, que pode adicionar processamento tal como a dispersão de movimento e que faz sair o sinal de movimento MOT processado. O escalonamento do multiplicador no comutador suave é tal que quando o sinal de movimento MOT representa o movimento máximo, o sinal YS-YT é passado com ganho unitário e, consequentemente, o sinal YT é assim cancelado no somador e o sinal de saída Yest iguala YS. Contrariamente, para áreas 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 4

estacionárias ο sinal de movimento MOT é zero e assim o sinal estimado de saída torna-se no sinal YT interpolado temporalmente. Para movimento entre zero e movimento completo o sinal de saída é uma mistura proporcional dos sinais YT e YS temporal e espaciaimente estimados.

Um exemplo típico de um sistema de movimento compensado do tipo mostrado na FIG. 1 é descrito por Wargo e AI. em US-A-4 716 462 com o título “MOTION ADAPTATIVE TELEVISION SIGNAL PROCESSING SYSTEM”, concedidci em 29 de Dezembro de 1997. O sistema Wargo e al. utiliza um filtro de imagem combinado, para gerar o sinal interpolado temporalmente (YT) e um filtro combinado de linha para gerar o sinal (YS) interpolado espacialmente e, como na FIG. 1, um detector de movimento controla um comutador suave, para seleccionar os sinais interpolados temporalmente e interpolados espacialmente dependendo do movimento detectado. O sistema da FIG. 1, embora eficaz para sinais de entrada de vídeo de alta qualidade, sofre de sensibilidade ao ruído para sinais de menor qualidade e, especialmente, com imagens estacionárias. Para um sinal estacionário, tal como um padrão de teste com ruído aditivo, pode resultar uma margem orientada horizontalmente de alto contraste com uma diferença grande entre os valores YT e YS. Ao mesmo tempo, os níveis de ruído relativamente baixos causarão flutuações significativas no sinal de movimento MOT. O sinal Yest estimado e, deste modo, a imagem, ilutuarão de modo perceptível de uma maneira indesejada nessa margem. Um problema adicional é que as imagens móveis de baixo contraste podem não produzir um sinal de movimento completo. Neste caso, o comutador suave permitirá, assim, passar algum sinal YT médio temporal, o que resulta em borrões e na perda de pormenor fino.

Num esforço de ultrapassar os problemas de sistemas compensados de movimento convencionais, foi proposto usar uma forma diferente de processamento que não emprega a detecção e o processamento de sinais de movimento. Uma tal aproximação é descrita por Hurst, Jr. na patente U.S. 5046164 com o título “INTERSTICIAL LINE GENERATOR FOR AN INTERLACE TO A NON-INTERLACE SCAN CONVERTER”, que foi concedida em 3 de Setembro de 1991. O aparelho de Hurst, Jr. faz uso de princípios de filtragem de média para a selecção de sinal espacial/temporal. Na filtragem de média, os sinais de vídeo plurais são comparados e o sinal, que tem um valor médio é seleccionado como uma saída. Na sincronização de Hurst, Jr. um circuito de retardo proporciona linhas

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de vídeo plurais, dispostas em volta da posição da linha intersticial a ser gerada. Os circuitos de comparação comparam os valores relativos dos sinais de vídeo retardados. Os sinais, que apresentam extremos máximos e mínimos são eliminados e os sinais que sobram são combinados em proporções predeterminadas, para proporcionar uma linha intersticial resultante. O sistema Hurst, Jr. é elegantemente simples e marcadamente eficaz. Os filtros de média têm algumas características muito desejadas para esta aplicação. Uma propriedade útil é a da continuidade; por exemplo, a alteração contínua das entradas produz a alteração contínua das saídas. Isto elimina a necessidade de comutadores suaves, que são utilizados normalmente em sistemas adaptativos a movimento para evitar artificialmente mudanças abruptas. Uma outra propriedade valiosa é que o ganho é limitado à unidade; isto é, uma mudança em qualquer entrada nunca produz uma mudança maior na saída. Esta última propriedade dá aos sistemas de filtragem de média muito boa imunidade ao ruído, desde que os efeitos do ruído não possam exceder o valor do ruído.

Uma desvantagem de tais sistemas reside na incapacidade do sistema de filtragem de média realizar qualquer espécie de “dispersão” de movimento, desde que não haja qualquer sinal de movimento explicito no sistema. Na falta desta capacidade, os sistemas adaptivos a não movimento podem interpolar mal os pixels para certos tipos de movimento (por exemplo, movimento diagonal de que não resulta qualquer alteração no nível de luminância numa posição de um pixel particular). O invento reside, em parte, no reconhecimento do problema descrito e, em parte, em proporcionar uma solução para o problema. Um sistema de processamento de vídeo adaptativo a movimento concretizando o invento é especificado na reivindicação 1 anexa.

Numa aplicação vantajosa dos princípios do invento, a limitação simétrica do sinal de diferença é proporcionada por um filtro de média.

De acordo com uma aplicação adicional dos princípios do invento, a vantagem da dispersão do movimento temporal é conseguida por sinais de movimento de alta resolução, só com requisitos de memória modestos pela sujeição do sinal de movimento a sub-amostragem antes de ser sujeito a dispersão de movimento temporal.

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Um processo, de acordo com o invento, para formar um sinal de vídeo compensado de movimento é especificado na reivindicação 6 anexa.

Numa aplicação vantajosa do processo do invento, o passo de limitar simetricamente o dito sinal de diferença compreende: aplicar o sinal de diferença a uma primeira entrada de um filtro de média; inverter o sinal de movimento para formar o negativo do sinal de movimento; e aplicar o sinal de movimento invertido a uma terceira entrada do dito filtro de média.

Numa outra aplicação vantajosa do processo do invento há um passo adicional de aplicar a sub-amostragem e a dispersão temporal ao sinal de movimento sendo a sub-amostragem aplicada à dispersão temporal.

As características anteriores e adicionais do invento estão representadas nos desenhos anexo, em que: a F:IG. 1 é um diagrama de blocos de um sistema de processamento de vídeo adaptativo a movimento convencional: a F:IG. 2 é um diagrama de blocos de um sistema de processamento de vídeo adaptativo a movimento, que concretiza o invento; e a FIG. 3 é um diagrama de blocos de um sistema de conversão de exploração progressiva adaptativo a movimento, que concretiza o invento.

Como revisão de algumas das características mais salientes do invento, o sistema adaptativo a movimento 200 da FIG. 2 inclui uma fonte de vídeo 202 (delineada a tracejado), que proporciona um sinal de vídeo interpolado temporalmente YT, um sinal de vídeo interpolado espacialmente YS e um sinal indicador de movimento MOT. É proporcionado um circuito de selecção ou circuito formador do sinal de saída 250 (delineado a tracejado), para formar um sinal de diferença DIFF dos sinais interpolados temporal e espacialmente YT e YS. Um 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 7

limitador simétrico 252 é proporcionado para limitar simetricamente ou “apertar” o sinal de diferença Dl FF, de acordo com o sinal de movimento MOT, e para adicionar o sinal resultante ao sinal interpolado temporalmente YT, para formar um sinal de saída de vídeo adaptado a movimento Yest.

Vantajosamente, a utilização da limitação simétrica do movimento controlado (que pode ser proporcionado, por exemplo, por um filtro de média) tem efeitos benéficos, incluindo, representativamente, (1) artifícios de movimento reduzidos (2) relativa insensibilidade ao ruído e (3) boa rendição do movimento de baixo contraste.

Com mais pormenor, a fonte de vídeo 202, do sistema de processamento de sinal de vídeo adaptativo a movimento 200 da FIG. 2, inclui uma memória de imagem com derivações, que compreende uma ligação em cascata de um elemento de retardo de 262H 203, um elemento de retardo de uma linha (1-H) 204 e um outro elemento de retardo de 262H 206. O sinal de entrada de luminância Yin é aplicado à ligação em cascata e o sinal de saída interpolado temporalmente YT é produzido por um calculador de média 208, que calcula a média do sinal de entrada e do sinal de (252H) retardado de imagem, produzido na saída do elemento retardo 206. O sinal interpolado espacialmente YS é produzido por um calculador de média 210, que calcula a média dos sinais retardados de 262H e de 263H nas saídas dos elementos de retardo 202 e 204, respectivamente. O sinal indicador de movimento MOT é gerado por um circuito subtractor e de valor absoluto 212, que toma a diferença entre o sinal de entrada Yin e o sinal de (252H) de saída retardado de imagem, produzido pelo elemento de retardo 206 e então toma o valor absoluto do sinal de diferença. Este sinal “rectificado”, por assim dizer, é indicativo do movimento e é aplicado a um processador de movimento 214, que pode proporcionar funções tais como a “dispersão” do sinal de movimento vertical, horizontal, diagonal ou temporal, ou combinações das várias funções de dispersão. A dispersão do movimento vertical pode ser implementada pelo cálculo da média da informação de movimento vertical. Ambas as dispersões, vertical e horizontal, podem ser implementadas pelo cálculo da média da informação de movimento de um conjunto de pixels de um dado campo. A dispersão do movimento temporal pode ser implementada pelo cálculo da média da informação de movimento de dois ou mais campos. Vantajosamente, a utilização da dispersão 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 8

de movimento tende a reduzir erros do movimento, que envolvem um grande número de informação de movimento na estimativa de movimento.

No sistema da FIG. 2, o sinal de movimento MOT não é comprimido a poucos bits como no movimento convencional adaptativo, mas é mantido numa resolução completa (por exemplo, 8 bits). Isto representa uma vantagem significativa em relação aos sistemas adaptivos a movimento convencionais, anteriormente analisados, que estavam limitados a dois ou três bits de resolução, unicamente por causa do efeito do movimento de baixo contraste. A resolução mais alta reduz efectivamente os artifícios visíveis em cenas que têm objectos estacionários e móveis. Isto é possível porque no presente sistema o sinal de movimento MOT não é utilizado para operar um comutador, como nos sistemas anteriores, mas é utilizado, em vez disso, para regular e controlar os limites de um circuito limitador simétrico 252.

Com mais pormenor, o sinal de diferença sinal (YS-YT), proporcionado pelo subtractor 254 é aplicado ao limitador simétrico 252, cuja outra entrada recebe o sinal de movimento MOT e o negativo (inverso) do sinal de movimento -MOT (proporcionado pelo inversor 256). Então, em vez de (YS-YT) ser multiplicado pelo sinal de movimento, como nos sistemas convencionais analisados anteriormente, o sinal de diferença (YS-YT) é limitado simetricamente ou “apertado” a níveis correspondendo a +MOT e -MOT. O sinal de saída Yest da luminância interpolado ou “estimado” é assim formado por um somador 258, que combina o sinal interpolado temporalmente YT com a saída do limitador simétrico 252.

Uma vez que o sinal de movimento MOT é derivado do sinal de diferença de imagem, será grande no caso de movimento de alto contraste e pequeno para movimento de baixo contraste. Em qualquer caso, quando o movimento está presente, o sinal de movimento MOT será maior do que a grandeza do sinal de diferença YS-YT e não ocorrerá qualquer limitação ou aperto. Nesta configuração, o limitador simétrico apresenta uma característica de ganho unitário, de modo que este ruído no sinal, que causa flutuações no sinal de saída Yest, não é maior que o ruído. Assim, o sistema combina os artifícios de movimento reduzidos do sistema compensado de movimento convencional (por exemplo, FIG. 1) com a insensibilidade ao ruído e boa rendição do movimento de baixo contraste, proporcionado pelo tipo de filtragem de média dos sistemas de interpolação.

No sistema da FIG. 2 há algum aumento de complexidade nos componentes 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ

9 físicos, devido ao comprimento aumentado da palavra (resolução completa de 8 bits) do sinal de movimento MOT. Contudo, isto é compensado até certo ponto pela simplicidade relativa do limitador simétrico quando comparado com um multiplicador. Fisicamente, o limitador simétrico pode ser implementado como um filtro de média de três entradas. Normalmente, um filtro de média de três entradas geral requer que todas as três comparações de pares discretos (por exemplo, comparações tomadas duas de cada vez) das três entradas sejam realizadas para determinar qual entrada seleccionar. Vantajosamente, é uma característica da concretização representada que não é necessário realizar três pares de comparações para implementar um filtro de média adequado para uso como limitador simétrico 252. Isto é porque, no exemplo da FIG. 2 (e também na Fig. 3), é conheciido que uma das entradas (+MOT) será sempre maior que uma outra das entradas (-MOT) e, assim, somente duas comparações são requeridas para determinar a saída.

Uma implementação vantajosa do limitador simétrico 252 da FIG. 2 está representada na FIG. 3 pelo conjunto de circuitos 350 (delineados a tracejado). Esta implementação funciona como um filtro de média de três entradas, mas a mesma requer somente duas comparações em vez de três comparações, normalmeinte necessárias para um filtro de média de entrada. A função transferência pode ser expressa como segue: (1)

Yout = Max [ -MOT, Min (YS-YT, +MOT)]

Esta relação indica que o valor do sinal Yout de luminância, filtrado mediamente ou limitado simetricamente é igual ao maior (Max) dos sinais de movimento negativos (-MOT) e ao menor (Min) dos sinais de movimento +MOT e ao sinal de diferença YS-YT. Na FIG. 3, esta função é implementada por meio da combinação de um selector de valor mínimo 354, que selecciona o mínimo do sinal de diferença YS-YT e do sinal de movimento MOT e um detector de valor máximo 352, que selecciona o maior dos sinais de movimento invertidos (-MOT) e o resultado da selecção do valor mínimo. O sistema de processamento adaptativo a movimento 200 da FIG. 2 é de utilidade geral. Ele pode ser utilizado, por exemplo, em conversores entrelaçados a não entrelaçados (por exemplo, o conversor progressivo), em conversores padrão (por exemplo, NTSC/PAL), duplicadores de campo ou linha, em separadores de luminância/crominância e outras aplicações semelhantes. O exemplo da FIG. 3

84 028 ΕΡ Ο 622 953/ΡΤ 10 exemplifica a utilização do sistema num conversor de exploração progressiva.

Na FIG. 3 o conversor de exploração progressiva inclui uma memória de imagem 320 (delineada a tracejado), que compreendendo uma ligação em cascata de uma memória de retardo de 262H 322, uma memória de retardo de 1-H 324 e uma outra memória de retardo de 262H 326, para proporcionar sinais de saída de vídeo retardados de 262H e 263H e a imagem completa de 525H. Será apreciado que estes retardos são para sinais padrão NTSC. Para outros sistemas serão utilizados retardos apropriados. No sistema PAL, por exemplo, há 625 linhas por imagem. Do mesmo modo, em tal sistema os retardos serão seleccionados para serem 312H, 1H e 312H, que proporcionam retardos de rede de 312H, 313H e 625H. O sinal de entrada de vídeo Yin, a ser convertido no formato de exploração progressiva, é aplicado à memória de retardo de imagem 320, por meio de um circuito de redução de ruído 310 (delineado a tracejado). A memória de imagem proporciona todos os retardos necessários para as interpolações espaciais e temporais do sinal de entrada de vídeo. O circuito de redução de ruído, em combinaçião com o circuito de retardo de imagem, proporciona filtragem recursiva (imagem) temporal do sinal de entrada e de todos os sinais de saída retardados. O redutor de ruído 310 compreende um subtractor 312 que subtrai o sinal de entrada Yin do sinal retardado de imagem Y525. O sinal de diferença resultante é limitado por um limitador 314 e é então adicionado ao sinal de entrada no adicionador 316, para proporcionar um sinal de entrada de luminância de ruído reduzido, para a memória de imagem 320. Em funcionamento, o subtractor 312 produz a diferença entre o sinal de luminância entrado e o sinal retardado de luminância de ruído reduzido da imagem. O limitador 314 passa esta diferença, se for pequena (isto é, há pouco ou nenhum movimento), e o sinal de diferença é adicionado pelo adicionador 316 ao sinal de entrada Yin. Como resultado disto, o sinal de entrada Yin é sobretudo cancelado e substituído pelo sinal de imagem retardado. Contudo, quando está presente movimento, a saída do subtractor 312 será um sinal relativamente maior. Em consequência, o limitador 314 limitará o sinal de diferença causando assim a utilização do sinal Yin entrado quase exclusivamente desde que o sinal de diferença seja limitado pelo limitador 314. Para que isto ocorra, o limitador 314 tem um ganho seleccionado para ser menos que a unidade, quando não está limitado (por exemplo, o ganho do limitador de “pequeno sinal”) de modo que os conteúdos da memória 320 convergem sempre no sentido da média do sinal de entrada Yin. Um ganho exemplificativo para o limitador 314 é sete oitavos 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 11

(7/8). Ο sinal de movimento no processador da FIG. 3 é produzido no detector de movimento e circuito de sub-amostragem 330 por meio de um subtractor 332, que forma a diferença entre os sinais de vídeo retardado de imagem e não retardado e um circuito de valor absoluto 334, que toma o valor absoluto do sinal de diferença. Desde que o valor absoluto da diferença seja tomado, não importa se o sinal retardado é subtraído do sinal não retardado ou vice-versa. A saída do circuito de valor absoluto é a seguir aplicada a um circuito sub-amostra de um tipo que, neste exemplo do invento, proporciona a dupla característica de redução da dimensão da memória e dispersão do movimento horizontal. Relembra-se que no presente sistema o sinal de movimento é de resolução completa (por exemplo, 8 bits) em vez de baixa resolução (por exemplo, 3 bits) como em sistemas convencionais. Também, no presente sistema, o sinal de movimen to é mais tarde sujeito a dispersão temporal na unidade 340 e isto envolve a utilização de uma memória de retardo de imagem. Para uma tal grande memória, a largura de palavra aumentada do sinal de movimento de resolução completa pode representar uma penalização cara, uma vez que um grande número de posições de células de memória são requeridas para o sinal de resolução mais alta. Vantajoscimente, no sistema da FIG. 3, há uma solução para este problema. Especificamente, foi verificada uma pequena ou nenhuma perda de rendimento se os sinais de movimento para quatro pixels adjacentes horizontais são combinados, utilizando o maior valor de diferença de imagem dos quatro, para representar o movimento de todo o grupo. Esta operação produz um tipo de dispersão horizontal localizada da informação do movimento e é identificada na FIG. 3 pelo bloco de “sub-amostra” 336. Isto pode ser implementado, por exemplo, mudando a informação de movimento num registador de quatro bits de uma vez e aplicando a informação a um comparador de grandeza, para seleccionar a maior das quatro amostras de informação, para produzir o sinal de saída de movimento de “dispersão horizontal”. Vantajosamente, a memória requerida para uma versão de 8 bits deste sinal de movimento sub-amostrado é assim equivalente à que poderá, de outro modo, ser requerida para um sinal de movimento de velocidade completa de 2 bits. As economias, por isso, crescem com a redução dos requisitos de memória de quatro para um para a dispersão recursiva temporal subsequente. O sinal de movimento detectado e sub-amostrado, produzido pela unidade 330, é a seguir aplicado a um processador de sinal de movimento 340. Para 84 028 ΕΡ 0 622 9153/ΡΤ 12

assegura' que ο movimento no sinal de vídeo interpolado espacialmente YS é incluído, o sinal de movimento é retardado de 262H na unidade 342 e por uma unidade de retardo adicional de 1-H 343, para obter o movimento correspondente às linhas que produzem o sinal interpolado espacialmente YS. Destes valores de movimento (262H ou 263H), o mais pequeno é seleccionado por um selector de valor mínimo 346 e é então comparado (pelo selector de valor máximo 347) com um sinal de movimento não-retardado, e o maior destes sinais é utilizado como o sinal de saída de movimento processado MOT.

Foi verificado que a dispersão de movimento recursiva, puramente temporal, proporciona boa supressão de artifícios móveis. Isto é feito no processador de sinal de movimento 340, retardando o sinal de movimento na saída de retardo de 1-H 343 por um campo adicional (262H) na unidade 344, produzindo um retardo total de uma imagem. Este sinal de imagem retardado é multiplicado pela unidade 345 por uma fracção, menor que a unidade, (por exemplo, 15/16 avos) no máximo do sinal atenuado, e o sinal de sinal de movimento entrado é seleccionado por um detector de máximos 341, para utilização como entrada para o retardo de imagem. Isto origina que o valor do sinal de movimento MOT num pixel particular “desapareça” gradualmente (por exemplo, diminua), durante um período de várias imagens, depois de um objecto móvel ter assim passado temporalmente o movimento de "dispersão”. A formação de um sinal de saída de luminância adaptado a movimento Y2 é proporcionada por meio de um calculador de média 360, que forma um sinal de vídeo interpolado temporalmente YT, pelo cálculo da média de sinais de vídeo retardados de imagem e não retardados de 0-H e 525H. Um outro calculador de média 362 forma um sinal de vídeo interpolado espacialmente YS pelo cálculo da média dos sinais retardados de 262H e 263H, proporcionados pela memória de retardo de imagem 320. Um subtractor 370 forma um sinal de diferença YS-YT dos sinais interpolados espacial e temporalmente YT e YS. Este sinal de diferença YS-YT é entêio limitado simetricamente (ou “apertado”) em amplitude por meio de um filtro de média 350, em resposta ao sinal de movimento MOT, produzido pelo processador 340 e ao sinal de movimento inverso (-MOT) proporcionado por um inversor 364. O sinal de saída interpolado (ou “estimado") Y2 é então formado pela combinação do sinal de diferença limitado em movimento com o sinal de média temporal YT.

Como no exemplo anterior, o limitador simétrico pode ser implementado de

84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 13 várias maneiras. Por exemplo, uma pode utilizar um filtro de média de três entradas do tipo convencional, que faz três comparações de três pares, para proporcionar um sinal de saída correspondente à média dos três sinais de entrada. Contudo, como explicado anteriormente, pode ser simplificado de modo a requerer somente duas comparações de sinal, como mostrado na FIG. 3 desde que seja conhecido antecipadamente que o sinal de movimento MOT será sempre igual a ou maior que o sinal de movimento -MOT. Neste exemplo, o filtro de média compreende um selector de valor mínimo 354, que selecciona o mínimo do sinal de movimento MOT e o sinal de diferença YS-YT, e um selector de valor máximo 352, que selecciona o maior sinal de movimento invertido -MOT e a saída do selector de valor mínimo. É produzido um sinal de saída de vídeo de exploração progressiva Yout por um par de circuitos 380 e 382 de compressão de tempo e um comutador multiplexador 386. Para assegurar o alinhamento temporal entre o sinal de entrada de vídeo não-interpolado e o sinal Y2 de movimento compensado e interpolado, o sinal de entrada de vídeo é retardado por um campo de retardo 322. O sinal Y1 de vídeo retardado de campo não-interpolado e o sinal Y2 de movimento compensado e interpolado são ambos assim comprimidos em tempo por um factor de dois para um (2:1) nos compressores 380 e 382, respectivamente. Depois da compressão em tempo, os sinais processados são então intercalados por meio do comutador multiplexador 386, proporcionando assim um sinal de saída de vídeo de exploração progressiva Yout com o dobro da velocidade de linha do sinal de entrada, e no qual todas as outras linhas correspondem ao sinal de entrada de vídeo, e no qual cada linha intercalada é por isso interpolada e sujeita a compensação de movimento adaptivo.

Nas concretizações do invento descrito até aqui, foi visto que o sinal de saída de movimento compensado é produzido formando primeiro um sinal de diferença dos sinais interpolados espacial e temporalmente, limitando assim temporalmente o sinal de diferença a uma função do sinal de movimento e combinando finalmente o sinal limitado com o sinal interpolado temporalmente. Nos exemplos das FIGS. 2 e 3 do invento são dados o sinal de diferença DIFF, que é obtido subtraindo o sinal interpolado temporalmente YT do sinal interpolado espacialmente YS e o sinal de saída é produzido adicionando o sinal limitado e o sinal interpolado temporalmente. Isto, contudo, não é essencial para a prática do invento. Pode-se, em alternativa, subtrair o sinal interpolado espacialmente YS do sinal interpolado temporalmente YT se se substitui o somador de saída um 14 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ subtractor para subtrair o sinal de diferença limitado do sinal interpolado temporalmente YT.

Lisboa, 30. MÂÍ? 2000

Por THOMSON CONSUMER ELECTRONICS, INC. -O AGENTE OFICIAL-

Claims (9)

1. 84 028 ΕΡ 0 622 9'53/ΡΤ 1/3

   REIVINDICAÇÕES 1 - Sistema de processamento de sinal de vídeo adaptativo de movimento, compreendendo uma fonte de vídeo (202) para proporcionar um sinal interpolado temporalrnente (YT), um sinal interpolado espacialmente (YS) e um sinal indicador de movimento (MOT) e meios de formação do sinal de saída (250; 350; 372) que respondem aos ditos sinais para proporcionar um sinal de saída de vídeo adaptado a movimento (Yest), caracterizado por os ditos meios de formação do sinal de saída compreenderem: meios (254, 370) para formarem um sinal de diferença (DIFF) dos ditos sinais interpolados temporal e espacialmente, meios limitadores (252, 256; 350), tendo meios inversores (256, 364) para inverter o dito sinal indicador de movimento, para proporcionar um sinal indicador de movimento invertido (-MOT), para limitar o dito sinal de diferença a um valor que fica entre os valores limites positivo e negativo, determinado como uma função do dito sinal indicador de movimento e do dito sinal de movimento invertido, respectivamente, para formar um sinal de diferença limitado (Y3), e meios (258, 372) para combinarem o dito sinal de diferença limitado (Y3) e o sinal interpolado temporalmente (YT) para formar o dito sinal de saída de vídeo adaptado a movimento (Yest;Y2).
2. 2 - Sistema de processamento de sinal de vídeo adaptativo de movimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado, além disso, por os ditos meios limitadores compreenderem meios de circuito (252, 350) para limitação dos valores de uma ciada polaridade de um sinal de diferença (DIFF), a um nível determinado pelo dito sinal indicador de movimento (MOT) e para limitação dos valores de uma polaridade oposta do dito sinal de diferença (DIFF), a um nível determinado pelo dito sinal indicador de movimento invertido (-MOT), para produzir por meio disso o dito sinal de diferença limitado (Y3).
3. 3 - Sistema de processamento de sinal de vídeo adaptativo a movimento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os ditos meios de circuito (252) compreenderem: um filtro de média de três entradas tendo uma primeira entrada acoplada 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ & 2/3 para receber ο dito sinal de diferença (DIFF), tendo uma segunda entrada acoplada para recíiber o dito sinal indicador de movimento (MOT), tendo uma terceira entrada, acoplada para receber o dito sinal indicador de movimento invertido (-MOT) e tendo uma saída para proporcionar o dito sinal de diferença limitado (Y3).
4. 4 - Sistema de processamento de sinal de vídeo adaptativo a movimento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado além disso por o dito filtro de média compreender: um selector de valor mínimo (354), para seleccionar o mais pequeno do dito sinal de diferença (DIFF) e do dito sinal indicador de movimento (MOT) para proporcionar um sinal de saída de valor mínimo; e um selector de valor máximo (352) para seleccionar o maior do dito sinal indicador de movimento invertido (-MOT) e o dito sinal de saída de valor mínimo e tendo uma saída para proporcionar o dito sinal de diferença limitado (Y3).
5. 5 - Sistema de processamento de sinal de vídeo adaptativo a movimento de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado, além disso, por compreender: meios de circuito (30) para aplicar dispersão de movimento temporal (340) ao dito sinal indicador de movimento (MOT).
6. 6 - Processo de formação de um sinal de vídeo adaptativo a movimento compreendendo os passos seguintes: proporcionar (202) um sinal de vídeo YT interpolado temporalmente, um sinal de vídeo YS interpolado espacialmente e um sinal indicador de movimento (MOT) e formar (250; 350, 372) um sinal de saída de vídeo adaptado a movimento (Yest;Y2) a partir dos ditos sinais de vídeo interpolado temporal e espacialmente e do dito sinal indicador de movimento, caracterizado por a formação compreender os passos de: formar (254, 370) um sinal de diferença (DIFF) dos ditos sinais de vídeo interpolado temporal e espacialmente; 84 028 ΕΡ 0 622 953/ΡΤ 3/3 inverter ο dito sinal indicador de movimento para proporcionar um sinal indicador de movimento invertido (-MOT); limitar (252; 350) os valores de uma dada polaridade do sinal de diferença (DIFF) a um nível determinado pelo dito sinal indicador de movimento (MOT), e limitar os valores de uma polaridade oposta do dito sinal de diferença (DIFF) a um nível determinado pelo dito sinal indicador de movimento invertido (-MOT), para, por meio disso, produzir um sinal de diferença limitado resultante (Y3); e combinar (258, 372) o sinal de diferença limitado (Y3) e o sinal interpolado temporalmente (YT) para formar o dito sinal de saída de vídeo adaptado a movimento (Yest;Y2).
7. 7 - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado, além disso, por o passo cie limitação compreender: filtrar mediamente o dito sinal de diferença (DIFF) do dito sinal indicador de movimento (MOT) e do dito sinal indicador de movimento invertido (-MOT).
8. 8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado, além disso, por o passo ce filtrar mediamente compreender: seleccionar (354) o mais pequeno do dito sinal de diferença (DIFF) e do dito sinal indicador de movimento (MOT), para proporcionar um sinal de saída de valor mínimo; e seleccionar (352) o maior do dito sinal indicador de movimento invertido (-MOT) e o dito sinal de saída de valor mínimo para proporcionar o dito sinal de diferença limitado (Y3).
9. 9 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 6, 7 ou 8, caracterizado, além disso, por compreender o passo de aplicar (30) dispersão de movimento temporal (340) ao dito sinal indicador de movimento (MOT). Lisboa, sa MAR. 2000 Por THOMSON CONSUMER ELECTRONICS, INC.