DE19920812A1 - Einrichtung zum Erzeugen einer interpolierten Videozeile - Google Patents

Abstract

Entschachtelungseinrichtung, die zum Umsetzen eines verschachtelten Videosignals in ein progressiv abgetastetes Format verwendet wird und eine vertikale zeitliche Filterung verwendet, um die fehlenden Zeilen zu erzeugen, geeignete Filterkoeffizienten verwendet, um ein gewünschtes vertikales Frequenzverhalten zu erreichen und ferner Koeffizienten verwendet, derart, daß der kombinierte Gesamtbeitrag aus sämtlichen Teilbildern eins ist, während der Gesamtbeitrag aus jedem einzelnen Teilbild so gewählt wird, daß höhere zeitliche Frequenzen verstärkt werden, was die wahrnehmbare Wirkung einer Erhöhung der Schärfe sich bewegender Kanten hat. Um ferner bestimmte unerwünschte Bildfehler zu vermeiden, werden die Zeilen des momentanen Teilbildes unter Verwendung eines vertikalen zeitlichen Filters mit ähnlichen zeitlichen Verstärkungseigenschaften wie jenes, das für die Erzeugung der fehlenden Zeilen verwendet wird, modifiziert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer interpolierten Videozeile.

Die meisten Fernsehsysteme verwenden Signale, die durch Abtasten eines Quellbildes in einem im Verhältnis 2 : 1 ver­ schachtelten Format erzeugt worden sind. Es sind viele Anzeigevorrichtungen verfügbar, die solche Bilder direkt anhand des verschachtelten Signals wiedergeben können. Beispielsweise kann in einem ORT-Monitor (Katodenstrahl­ röhren-Monitor) das verschachtelte Signal direkt dazu verwendet werden, die Intensität eines Strahls zu modulieren, wenn dieser in einem verschachtelten Raster­ format über den Bildschirm geschwenkt wird. Solche Anzeigen können jedoch Bildfehler wie etwa eine sichtbare Zeilen­ struktur, ein Flimmern oder Zittern aufweisen, die mit der verschachtelten Art der Abtastung in Beziehung stehen. Insbesondere treten diese unerwünschten Bildfehler auf Bildschirmen mit großer Diagonale deutlicher hervor. Es ist oftmals wünschenswert, Signale aus einem verschachtelten Abtastformat in ein progressives Abtastformat umzusetzen, um die mit der verschachtelten Abtastung in Verbindung stehen­ den Bildfehler zu reduzieren. Ferner sind einige Anzeigevor­ richtungen von einer inhärent progressiven Bauart und erfor­ dern daher die Umsetzung in ein progressives Format, bevor die Anzeige möglich ist.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Lösungen für das Pro­ blem der Umsetzung aus einem verschachtelten in ein progres­ sives Abtastformat vorgeschlagen worden. Ein solches Verfah­ ren umfaßt die einfache Mischung zweier verschachtelter Videoteilbilder, um ein progressiv abgetastetes Videovoll­ bild zu erzeugen, in dem die geraden Zeilen aus dem geraden Teilbild und die ungeraden Zeilen aus dem ungeraden Teilbild stammen. Diese Technik arbeitet gut für Sequenzen, die nur eine geringe oder keine Bewegung enthalten, sie hat jedoch darin, wenn eine Bewegung vorhanden ist, wegen der gleichzei­ tigen Anzeige von Videodaten, die das Bild zu unterschiedli­ chen Zeitpunkten darstellen, zu beanstandende Bildfehler zur Folge.

Außerdem sind zahlreiche Formen einer räumlichen und/oder zeitlichen Interpolation vorgeschlagen worden. Ein solches Verfahren umfaßt die räumliche Interpolation innerhalb eines einzigen verschachtelten Teilbildes, um ein progressives Vollbild zu erzeugen. Dieser Lösungsversuch besitzt die obenbeschriebenen Bewegungsbildfehler nicht, er hat jedoch neben anderen Problemen einen Verlust vertikaler Einzelhei­ ten zur Folge, da jedes Teilbild nur die Hälfte der räumli­ chen Bilddaten enthält. Alternativ ist es außerdem möglich, die fehlenden Zeilen mittels einer rein zeitlichen Interpo­ lation zu erzeugen. Dieser Lösungsweg liefert maximale vertikale Einzelheiten für statische Bilder, er hat jedoch eine ernsthafte Unschärfe zur Folge, wenn eine Bewegung vorhanden ist. Es sind verschiedene Lösungsversuche unter­ nommen worden, um die räumliche und die zeitliche Interpola­ tion miteinander zu kombinieren, um die Vorteile beider Lösungsversuche zu erhalten. Wie aus US 4 789 893 bekannt ist, können die fehlenden Zeilen als gewichteter Durch­ schnitt benachbarter Zeilen aus dem momentanen und aus angrenzenden Teilbildern erzeugt werden. Die Gewichtungen, die auf jede der benachbarten Zeilen angewendet werden, werden in der Weise gewählt, daß die Komponenten mit niedri­ ger vertikaler Frequenz hauptsächlich vom momentanen Teil­ bild beigebracht werden und die Komponenten mit höherer vertikaler Frequenz teilweise vom momentanen Teilbild und teilweise von den angrenzenden Teilbildern beigebracht werden. Dieser Lösungsweg hat den Vorteil, daß die,vertikale Auflösung bei niedrigen zeitlichen Frequenzen durch den Beitrag aus den angrenzenden Teilbildern erhöht wird, für höhere zeitliche Frequenzen reduziert jedoch der Beitrag aus den angrenzenden Teilbildern in Wirklichkeit die vertikale Auflösung. Obwohl dieses letzte Verfahren nicht den Nachteil von Bewegungsunschärfe-Bildfehlern hat, hat sich gezeigt, daß eine weitere Bildverbesserung möglich ist.

Weiterer Stand der Technik ist enthalten in US 3 920 889, in US 4 792 854 und in US 5 227 883.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Erzeugen einer interpolierten Videozeile zu schaffen, bei der die wahrnehmbare Schärfe sich bewegender Einzelheiten in beiden räumlichen Dimensionen verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird entsprechend Anspruch 1 gelöst.

Dementsprechend wird ein verschachteltes Videobild mittels einer vertikalen zeitlichen Verarbeitung in ein progressiv abgetastetes Bild umgesetzt, wodurch die wahrnehmbare Schärfe bewegter Kanten verbessert wird. Fehlende Zeilen werden als gewichteter Durchschnitt benachbarter Zeilen sowohl aus dem momentanen als auch aus angrenzenden Teilbil­ dern erzeugt. Die Gewichtungen werden in der Weise gewählt, daß der Beitrag aus dem momentanen Teilbild größer als eins ist, wobei der kombinierte Beitrag aus sämtlichen angrenzen­ den Teilbildern negativ ist und der gesamte kombinierte Beitrag aus allen Teilbildern eins ist. Auf diese Weise wird das Ansprechverhalten auf hohe zeitliche Frequenzen ver­ stärkt, was die Wirkung hat, daß die wahrgenommene Schärfe bewegter Kanten erhöht wird. Während in dem Fall, in dem der Beitrag der angrenzenden Teilbilder wie in einigen Lösungs­ versuchen des Standes der Technik zu null summiert wird, die interpolierten Zeilen mit nicht modifizierten Zeilen des momentanen Teilbildes gemischt werden könnten, ohne daß bestimmte unerwünschte Bewegungsbildfehler erzeugt würden, wird es in der Erfindung notwendig, die Zeilen des momenta­ nen Teilbildes durch einen gewichteten Durchschnitt benach­ barter Zeilen sowohl aus dem momentanen als auch aus den angrenzenden Teilbildern zu ersetzen, so daß der Gesamtbei­ trag aus jedem Teilbild gleich dem Gesamtbeitrag aus jedem für die Erzeugung der fehlenden Zeilen verwendeten Teilbild ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert.

Fig. 1A ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie fehlende Videozeilen unter Verwendung einer der zweckmäßigen Ausführungen abgeleitet werden.

Fig. 1B ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie Zeilen des momentanen Teilbildes unter Verwendung einer der zweckmäßigen Ausführungen modifiziert werden.

Fig. 2A ist eine schematische Darstellung eines momentanen Eingangsvideoteilbildes, in dem eine vertikal orientierte Kante vorhanden ist.

Fig. 2B ist eine schematische Darstellung des nächsten Eingangsvideoteilbildes, in dem sich die vertikal orien­ tierte Kante um ein Pixel nach rechts bewegt hat.

Fig. 2C ist eine schematische Darstellung der Kombination der fehlenden Videozeilen, die unter Verwendung des Verfah­ rens nach Fig. 1A erzeugt werden, mit den nicht modifizier­ ten Zeilen des momentanen Teilbildes.

Fig. 2D ist eine schematische Darstellung der Kombination der fehlenden Videozeilen, die unter Verwendung des Verfah­ rens nach Fig. 1A erzeugt werden, mit den Zeilen des momen­ tanen Teilbildes, die unter Verwendung des Verfahrens nach Fig. 1B modifiziert worden sind.

Fig. 3A ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie fehlende Videozeilen unter Verwendung einer zweiten Ausfüh­ rung der Erfindung abgeleitet werden.

Fig. 3B ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie Zeilen des momentanen Teilbildes unter Verwendung der zwei­ ten Ausführung modifiziert werden.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Frequenzverhal­ tens der Verfahren, die in den Fig. 1A und 1B sowie in den Fig. 3A und 3B gezeigt sind.

Fig. 5 ist ein Blockschaltplan einer Einrichtung zur Ausfüh­ rung des Verfahrens gemäß einer zweckmäßigen Ausführung.

Fig. 6 ist ein Blockschaltplan einer alternativen Einrich­ tung, die jedoch ebenfalls für die Ausführung des Verfahrens und für die Ausführung einer beliebigen vertikalen Skalie­ rung zweckmäßig ist.

Fig. 7A ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie fehlende Videozeilen durch vertikale Interpolation gemäß dem Stand der Technik abgeleitet werden können.

Fig. 7B ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie fehlende Videozeilen mittels einer zeitlichen Interpolation gemäß dem Stand der Technik abgeleitet werden können.

Fig. 7C ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie fehlende Videozeilen mittels einer kombinierten vertikalen und zeitlichen Interpolation gemäß dem Stand der Technik abgeleitet werden können, in der der Gesamtbeitrag aus den angrenzenden Teilbildern im wesentlichen positiv ist.

Fig. 7D ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie fehlende Videozeilen mittels einer kombinierten vertikalen und zeitlichen Interpolation gemäß dem Stand der Technik abgeleitet werden können, in der der Gesamtbeitrag aus den angrenzenden Teilbildern im wesentlichen null ist.

Fig. 8 ist ein Graph des zeitlichen Frequenzverhaltens der verschiedenen Verfahren des Standes der Technik, die in den Fig. 7A bis 7D gezeigt sind.

In der folgenden Beschreibung wird der spezifische Fall einer Zeilenverdopplung verwendet, um die Verfahren des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung zu veran­ schaulichen. Die beschriebenen Techniken können jedoch auf andere Verhältnisse von Ausgangszeilen zu Eingangszeilen einschließlich nicht ganzzahliger Vielfacher erweitert werden.

Für den Fall der Zeilenverdopplung werden progressiv abgeta­ stete Vollbilder typischerweise durch Kombinieren der Zeilen des momentanen Teilbildes mit interpolierten Zeilen, die räumlich zwischen die Zeilen des momentanen Teilbildes fallen, erzeugt. Die interpolierten oder "fehlenden" Zeilen sind im Stand der Technik unter Verwendung vieler verschie­ dener Techniken erzeugt worden.

In Fig. 7A ist ein Beispiel gezeigt, wie fehlende Videozei­ len unter Verwendung einer vertikalen Interpolation erzeugt werden können. In diesem Beispiel werden die fehlenden Zeilen als Durchschnitt der Zeilen oberhalb und unterhalb jeder fehlenden Zeile erzeugt. Das vertikale Frequenzverhal­ ten in diesem Verfahren fällt schneller ab als in einigen anderen im folgenden beschriebenen Verfahren, was einen Verlust an vertikalen Einzelheiten zur Folge hat. Das zeit­ liche Frequenzverhalten in diesem Verfahren ist flach, da kein Beitrag von irgendeinem Teilbild mit Ausnahme des momentanen vorhanden ist. Um der Vollständigkeit willen ist das zeitliche Verhalten in Fig. 8 durch die mit dem Bezugs­ zeichen A bezeichnete flache Linie dargestellt.

In Fig. 7B ist ein Beispiel gezeigt, wie fehlende Videozei­ len unter Verwendung der zeitlichen Interpolation erzeugt werden können. In diesem Beispiel werden die fehlenden Zeilen als Durchschnitt der Zeilen in zwei angrenzenden Teilbildern, die räumlich mit der fehlenden Zeile überein­ stimmen, erzeugt. Das vertikale Frequenzverhalten dieses Lösungsweges ist flach, wenn zwischen den Teilbildern keine Bewegung vorhanden ist, weshalb sämtliche vertikalen Einzel­ heiten beibehalten werden. Wenn eine Bewegung vorhanden ist, tritt jedoch eine erhebliche Unschärfe auf, da der Ausgang durch Mittelung von Abtastwerten, die das Bild zu verschie­ denen Zeitpunkten darstellen, erzeugt wird. Diese Bewegungs­ unschärfe entspricht einer Abnahme des zeitlichen Frequenz­ verhaltens, wie durch die Linie B in Fig. 8 gezeigt ist.

Fig. 7C zeigt ein Beispiel, wie die vertikale und die zeit­ liche Interpolation kombiniert werden können. In diesem Beispiel werden die fehlenden Zeilen als Durchschnitt der Zeilen in den beiden angrenzenden Teilbildern, die räumlich mit jeder fehlenden Zeile übereinstimmen, und der momentanen Zeilen darüber und darunter erzeugt. Dieses Verfahren stellt einen Kompromiß zwischen der rein vertikalen und der rein zeitlichen Interpolation dar. Im Ergebnis besitzt dieses Verfahren einige der Vorteile beider Lösungswege, jedoch auch einige der Nachteile beider, etwa die Bewegungsun­ schärfe. Da dieses Verfahren die Verarbeitung sowohl der räumlichen als auch der zeitlichen Dimensionen umfaßt, ist auch das Frequenzverhalten zweidimensional. Ein Graph des zeitlichen Frequenzverhaltens, das der vertikalen Frequenz null entspricht, ist in Fig. 8 als Linie C gezeigt. Wie im vorhergehenden Verfahren wird davon ausgegangen, daß das Auftreten der Bewegungsunschärfe durch den Abfall des zeit­ lichen Frequenzverhaltens verursacht wird.

Das in Fig. 7D gezeigte Verfahren ist ein etwas höher ent­ wickelter Weg der Kombination der Vorteile der vertikalen und der zeitlichen Interpolation, die in US 4 789 893 be­ schrieben ist. Bei diesem Lösungsweg werden die fehlenden Zeilen als gewichteter Durchschnitt benachbarter Pixel im momentanen und in den angrenzenden Teilbildern erzeugt. Die Gewichtungen werden in der Weise gewählt, daß niedrige vertikale Frequenzen hauptsächlich vom momentanen Teilbild stammen und hohe vertikale Frequenzen zum Teil vom momenta­ nen Teilbild und zum Teil vom angrenzenden Teilbild stammen. Damit dies erfüllt wird und damit die Bewegungsunschärfe minimiert wird, werden die Gewichte der angrenzenden Teil­ bilder zu null summiert, während die Gewichte des momentanen Teilbildes zu eins summiert werden. Bei niedrigen zeitlichen Frequenzen wird das vertikale Verhalten, das sich aus dem Beitrag des momentanen Teilbildes ergibt, durch den Beitrag der angrenzenden Teilbilder verstärkt, so daß die vertikalen Einzelheiten verbessert werden. Bei hohen zeitlichen Fre­ quenzen, die der vertikalen Bewegung entsprechen, wird das vertikale Verhalten durch den Beitrag der angrenzenden Teilbilder reduziert. Daher werden die vertikalen Einzelhei­ ten reduziert. Ein Graph des zeitlichen Frequenzverhaltens, das der vertikalen Frequenz null entspricht, ist in Fig. 8 durch die Linie D gezeigt. Das zeitliche Frequenzverhalten ist in diesem Fall flach (d. h. äquivalent zu dem flachen Frequenzverhalten A in Fig. 8), da der Gesamtbeitrag von den angrenzenden Teilbildern null ist, und derart, daß eine Bewegungsunschärfe nicht auftritt.

In allen obenbeschriebenen Verfahren des Standes der Technik ist das zeitliche Frequenzverhalten entweder flach und daher verhältnismäßig frei von Bewegungsbildfehlern oder es fällt bei höheren zeitlichen Frequenzen ab, was Bewegungsun­ scharfe-Bildfehler zur Folge hat. Subjektive Tests haben gezeigt, daß eine erhöhte Schärfe von sich bewegenden Bildeinzelheiten für Beobachter oftmals als angenehmer empfunden werden als Bilder ohne erhöhte Schärfe. Gemäß der Erfindung wird die wahrnehmbare Schärfe bewegter Kanten durch Verstärken des Frequenzverhaltens bei höheren zeitli­ chen Frequenzen verbessert. Fig. 1A zeigt, wie die fehlenden Videozeilen gemäß der zweckmäßigen Ausführung der Erfindung erzeugt werden. Die Gewichtungen werden so gewählt, daß die geeigneten Beiträge aus jedem Teilbild abgeleitet werden, um das erwünschte vertikale Frequenzverhalten zu ergeben. Das zeitliche Verhalten wird durch Wählen der Gewichtungen in der Weise erzeugt, daß der Beitrag vom momentanen Teilbild größer als eins ist, der Beitrag vom angrenzenden Teilbild negativ ist und der kombinierte Beitrag beider Teilbilder eins ist. Die Tatsache, daß sich der kombinierte Beitrag aus beiden Teilbildern zu eins summiert, stellt sicher, daß die durchschnittliche Helligkeit des Bildes beibehalten wird.

Eine Folge der Tatsache, daß sich der Gesamtbeitrag aus dem momentanen Teilbild nicht zu eins summiert, ist, daß es nicht wünschenswert ist, die interpolierten fehlenden Zeilen mit den Zeilen aus dem momentanen Teilbild zu mischen, wie dies in dem in Fig. 7D gezeigten System möglich ist. Fig. 2 veranschaulicht das Problem, das entsteht, wenn eine solche Zeilenmischung ausgeführt würde. Fig. 2A zeigt ein Teilbild aus verschachtelten Videosignalen, in dem eine vertikal orientierte Kante vorhanden ist. Fig. 2B zeigt das nachfol­ gende Teilbild, in dem sich die vertikal orientierte Kante um ein Pixel nach rechts bewegt hat. Fig. 2C zeigt das Ergebnis der Kombination der interpolierten fehlenden Zei­ len, die durch das in Fig. 1A dargestellte Verfahren mit den Zeilen des momentanen Teilbildes abgeleitet werden. Es wird angemerkt, daß die in Fig. 2C gezeigten Pixelwerte sich aus dem Erscheinungsbild einer gezahnten Kante ergeben. Wenn sie als bewegte Sequenz angesehen wird, lenkt dieser Bildfehler wesentlich von der wahrgenommenen Bildqualität ab. Fig. 2D zeigt das Ergebnis der Kombination der interpolierten feh­ lenden Zeilen, die unter Verwendung des in Fig. 1A darge­ stellten Verfahrens abgeleitet werden, mit den Zeilen des momentanen Teilbildes, die gemäß dem in Fig. 1B gezeigten Verfahren modifiziert worden sind. Es ist ersichtlich, daß der Zahnungseffekt nicht auftritt, wenn diese Technik ver­ wendet wird. Die Gewichtungen, die verwendet werden, um die Zeilen des momentanen Teilbildes zu modifizieren, werden in der Weise gewählt, daß der Gesamtbeitrag aus jedem Teilbild im wesentlichen gleich dem entsprechenden Beitrag von jedem Teilbild ist, das verwendet wurde, um die interpolierten fehlenden Zeilen zu erzeugen. In dieser Weise wird sowohl auf die fehlenden als auch auf die momentanen Zeilen der gleiche Betrag einer zeitlichen Verstärkung angewendet.

Die in den Fig. 1A und 1B gezeigten Verfahren verwenden Beiträge vom momentanen eingegebenen Videoteilbild und vorn nächsten auftretenden angrenzenden Teilbild, um ein Aus­ gangsvollbild zu erzeugen. Obwohl dieses Verfahren annehm­ bare Ergebnisse erzeugen kann, kann es manchmal wünschens­ wert sein, Beiträge vom momentanen Teilbild und vom angren­ zenden früheren Teilbild zu verwenden. Es kann auch wün­ schenswert sein, mehr als zwei Eingangsvideoteilbilder zu verwenden, um ein Ausgangsvollbild zu erzeugen, damit das gewünschte zeitliche Verhalten erzielt wird. Fig. 3A zeigt, wie die fehlenden Videozeilen in einer zweiten Ausführung erzeugt werden, in der Beiträge aus drei eingegebenen Video­ teilbildern verwendet werden, um ein Ausgangsvollbild erzeu­ gen. Wie in der ersten Ausführung werden die Gewichtungen so gewählt, daß geeignete Beiträge aus jedem Teilbild abgelei­ tet werden, damit sich das gewünschte vertikale Frequenzver­ halten ergibt. Das zeitliche Frequenzverhalten wird durch Wählen der Gewichtungen in der Weise erzielt, daß der Bei­ trag aus dem momentanen Teilbild größer als eins ist, der kombinierte Beitrag aus den beiden angrenzenden Teilbildern negativ ist und der Gesamtbeitrag aus sämtlichen Teilbildern eins ist. Fig. 3B zeigt, wie die Zeilen des momentanen Teilbildes in der zweiten Ausführung modifiziert werden, um eine Wirkung zu vermeiden, die derjenigen ähnlich ist, die in Fig. 2C gezeigt ist, in der vertikal orientierte Kanten, die sich horizontal bewegen, gezahnt erscheinen können. Wie in der ersten Ausführung werden die für die Modifikation der Zeilen des momentanen Teilbildes verwendeten Gewichtungen in der Weise gewählt, daß der Gesamtbeitrag aus jedem Teilbild im wesentlichen gleich dem entsprechenden Beitrag aus jedem Teilbild ist, der verwendet wurde, um die interpolierten fehlenden Zeilen zu erzeugen.

Die Linie A in Fig. 4 zeigt das zeitliche Frequenzverhalten, das der vertikalen Frequenz null für die kombinierten Ver­ fahren in den Fig. 1A und 1B entspricht. Das Verhalten steigt bei höheren zeitlichen Frequenzen an, weshalb die wahrnehmbare Schärfe der sich bewegenden Kanten unabhängig davon verbessert wird, ob die Bewegung horizontal oder vertikal oder als Kombination beider erfolgt. Die Linie B in Fig. 4 zeigt das zeitliche Frequenzverhalten, das der verti­ kalen Frequenz null für die kombinierten Verfahren der Fig. 3A und 3B entspricht. Die durch die Linie A und durch die Linie B gezeigten Frequenzverläufe sind nur geringfügig verschieden und könnten als ununterscheidbar erscheinen. Die Linie A ist die höhere von beiden.

Die Fig. 1A und 1B zeigen, wie das Verfahren der Erfindung auf einen einzigen Videokanal angewendet werden kann. Es ist jedoch üblich, ein Farbvideosignal in mehrere Komponenten aufzuteilen, die unter Verwendung mehrerer Videokanäle dargestellt werden. Beispielsweise verwenden Videosysteme oftmals einen einzigen Kanal für die Beförderung der Heilig­ keitsinformationen und zwei weitere Kanäle für die Beförde­ rung der Chrominanzinformationen. in einem solchen Fall kann es wünschenswert sein, auf die Helligkeits- und Chrominanz­ kanäle verschiedene Pegel einer zeitlichen Verstärkung anzuwenden, um Farbaberrationen zu vermeiden.

Das Verfahren, das in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist, kann unter Verwendung einer Anordnung von Speicherelementen, Multiplexern und arithmetischen Elementen wie in Fig. 5 gezeigt implementiert werden. Wenn die einzelnen Teilbilder eines verschachtelten Videosignals 1 am Eingang eines Spei­ cher-Controllers 2 ankommen, werden sie nacheinander in einen Speicher 3 geschrieben. Konkurrierend mit der Opera­ tion des Schreibens von Daten in den Speicher werden Daten aus dem vorhergehenden Teilbild aus dem Speicher wiederge­ wonnen und in den Eingang eines Zeilenspeichers 6 und in einen Multiplizierer 19 eingegeben, wobei Daten aus dem zuletzt empfangenen Teilbild durch den Speicher-Controller geschickt und in den Eingang eines Zeilenspeichers 4 und in einen Multiplizierer 16 eingegeben werden. In einer alternativen Betriebsart können Daten aus dem zuletzt emp­ fangenen Teilbild vom Speicher wiedergewonnen werden und in den Eingang des Zeilenspeichers 4 und in den Multiplizierer 16 eingegeben werden, anstatt direkt durch den Speicher- Controller geschickt zu werden. Wenn im Zeilenspeicher 4 neue Daten gespeichert werden, werden die vorher gespeicherten Daten ausgegeben und in den Eingang eines Zei­ lenspeichers 5 eingegeben, wo sie die Daten ersetzen, die vorher hier gespeichert wurden. In ähnlicher Weise ersetzen die Daten im Zeilenspeicher 6 die Daten in einem Zeilenspeicher 7, die die Daten in einem Zeilenspeicher 8 ersetzen. Daten, die in irgendeinem Zeilenspeicher abgelegt werden, bleiben hier während einer Zeileneingabeperiode, die gleich zwei Zeilenausgabeperioden ist, bevor sie durch neue Daten ersetzt werden. Während dieser ersten Zeilenausgabeperiode veranlaßt ein Wählsignal S Multiplexer 9 bis 15 dazu, eine erste Menge von Koeffizienten zu wählen, die mit der A-Seite jedes Multiplexers verbunden sind und für die Erzeugung der interpolierten fehlenden Zeilen verwendet werden. Während der zweiten Zeilenausgabeperiode veranlaßt das Wählsignal S, daß eine andere Menge von Koeffizienten gewählt wird, die mit der B-Seite jedes Multiplexers verbunden sind und die verwendet werden, um die vorhandenen Zeilen zu modifizieren. Das Wählsignal S kann durch einen (nicht gezeigten) Controller in bekannter Weise erzeugt werden. Unabhängig davon, welche Koeffizientenmenge gewählt wird, werden die Koeffizienten, die an den Ausgängen der Multiplexer 9 bis 15 anliegen, in einen entsprechenden der Eingänge jedes der Multiplizierer 16 bis 22 eingegeben.

Der andere Eingang jedes Multiplizierers 17, 18 und 20 bis 22 wird durch die entsprechenden Ausgänge der Zeilenspeicher 4 bis 8 angesteuert. Wenn die Ausgänge von den beiden Multiplizierern 16 bis 22 unter Verwendung des Addierers 23 summiert werden, ist der Ausgang 24 das gewünschte progressiv abgetastete Videosignal.

Die vorangehende Beschreibung einer zweckmäßigen Ausführung ist nicht auf die angegebene besondere beste Ausführung eingeschränkt. Eine flexible Software-Programmierung ermög­ licht nämlich, daß die weiten Grundgedanken der Erfindung unter Verwendung von Software anstelle der Hardware, die hier angegeben worden ist, implementiert werden können. Wie oben erwähnt worden ist, sind die Prinzipien der Erfindung nicht auf den spezifischen Fall der Zeilenverdopplung einge­ schränkt. Eine offensichtliche Erweiterung dieses Verfahrens wäre die Kombination des Verfahrens mit zusätzlichen Opera­ tionen wie etwa einer Skalierung, um eine größere oder eine kleinere Anzahl von Zeilen zu erzeugen. Ferner könnte eine solche Skalierung die Skalierung mit einem nicht ganzzahli­ gen Vielfachen umfassen und könnte unter Verwendung einer getrennten Verarbeitungsstufe implementiert oder mit dem Verfahren kombiniert und unter Verwendung einer einzigen zusammengesetzten Struktur implementiert werden. Im letzte­ ren Fall könnten die Koeffizienten in eine Anzahl von Phasen aufgeteilt werden, die einer geraden Anzahl von räumlichen Bereichen entsprechen, die zwischen die Eingangsvideozeilen fallen. Wenn eine Ausgangszeile erzeugt werden muß, die in einen gegebenen räumlichen Bereich fällt, wird die Koeffizi­ entenmenge gewählt, die dieser Phase entspricht. Jede Menge von Koeffizienten, die einer einzigen Phase entspricht, sollte die Eigenschaft besitzen, daß der Beitrag vom momen­ tanen Teilbild größer als eins ist, daß der kombinierte Beitrag aus sämtlichen angrenzenden Teilbildern negativ ist und daß der Gesamtbeitrag von sämtlichen Teilbildern eins ist. Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Implementierung des obigen Verfahrens, in dem Koeffizienten in Phasen aufgeteilt werden, um eine Interpolation an beliebigen Positionen zu ermöglichen. Die Vorrichtung ist ähnlich derjenigen, die in Fig. 5 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Multiplexer 9 bis 15 durch Koeffizientenspeicherbänke 25 bis 31 ersetzt worden sind. Sämtliche Phasen jedes Filterabgriffs sind in einer zugeordneten lokalen Koeffizientenspeicherbank gespei­ chert. Abhängig von der gewünschten räumlichen Position der Ausgangsvideozeile wird das Phasenwählsignal PHASE, das durch einen (nicht gezeigten) Controller in bekannter Weise erzeugt wird, für die Adressierung der geeigneten Menge von Koeffizienten verwendet.

Die Gewichtungen könnten so gewählt werden, daß sich ein größerer oder kleinerer Betrag einer zeitlichen Verstärkung ergibt. In ähnlicher Weise könnten die Gewichtungen so eingestellt werden, daß das Frequenzverhalten in der verti­ kalen Dimension modifiziert wird, um eine gewünschte Charak­ teristik zu erzielen. Ferner könnten zusätzliche Operationen an den Daten, die andernfalls getrennt ausgeführt werden, durch Einstellen der Koeffizienten ausgeführt werden, um die zusätzliche Operation mit dem beschriebenen Verfahren zu kombinieren. Die Einstellung des Kontrasts ist ein Beispiel einer zusätzlichen Operation, die mit lediglich geringen Änderungen am beschriebenen Verfahren einfach implementiert werden könnten. Eine solche Operation wäre mit einer Skalie­ rung der Koeffizienten durch eine reelle Zahl äquivalent. Weiterhin könnten Beiträge von einer unterschiedlichen Anzahl von Zeilen in jedem Teilbild, die von der in den obigen erläuternden Beispielen gezeigten Anzahl verschieden ist, verwendet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer interpolierten Zeile aus Videosignalen, mit einer ersten Einrichtung (4-5, 16-18) zum Multiplizieren von Daten aus Videozeilen auf gegenüber­ liegenden Seiten der interpolierten Zeile in einem Video­ teilbild mit ersten vorgegebenen Koeffizienten und als Antwort darauf zum Erzeugen einer ersten Mehrzahl von Pro­ duktsignalen, einer zweiten Einrichtung (6-8, 19-22) zum Multiplizieren von Daten aus Videozeilen in einem oder mehreren angrenzenden Videoteilbildern mit weiteren vorgege­ benen Koeffizienten und als Antwort darauf zum Erzeugen mehrerer weiterer Produktsignale, und einer Einrichtung (23) zum Summieren der ersten und der weiteren Produktsignale, um die interpolierte Zeile aus Videosignalen zu erzeugen, die einen gewichteten Durchschnitt der Daten in den Videozeilen des Videoteilbildes und des einen oder der mehreren angren­ zenden Videoteilbilder ist, wobei die Koeffizienten in der Weise gewählt werden, daß ein erster Beitrag aus dem ersten Videoteilbild größer als ein vorgegebener Wert ist, ein weiterer Beitrag aus dem einen oder den mehreren angrenzen­ den Videoteilbildern negativ ist und der Gesamtbeitrag aus sämtlichen Videoteilbildern aufsummiert den ersten vorgege­ benen Wert ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung enthält zum Modifizieren einer Videozeile des Videoteilbildes durch Multiplizieren von Daten sowohl von dieser Zeile als auch von Zeilen auf gegen­ überliegenden Seiten im Videoteilbild mit ersten zusätzli­ chen Koeffizienten und, als Antwort darauf, durch Erzeugen einer ersten Mehrzahl zusätzlicher Produktsignale, durch Multiplizieren von Daten von Videozeilen des einen oder der mehreren angrenzenden Videoteilbilder mit weiteren zusätzli­ chen Koeffizienten und, als Antwort darauf, durch Erzeugen einer weiteren Mehrzahl zusätzlicher Produktsignale und durch Summieren der ersten und weiteren zusätzlichen Pro­ duktsignale, um eine modifizierte Zeile aus Videosignalen zu erzeugen, die einen gewichteten Durchschnitt der Daten in den Videozeilen des Videoteilbildes und dem einen oder den mehreren angrenzenden Videoteilbildern darstellt, und die weiteren Koeffizienten in der Weise gewählt werden, daß der Beitrag von dem Videoteilbild gleich dem ersten Beitrag ist und der Beitrag von dem einen oder den mehreren weiteren Videoteilbildern gleich dem weiteren Beitrag ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine erste Mehrzahl Multiplizierer (16-18) und Zwischenzeilen-Speichereinrichtungen (4-5) zum Multiplizieren von Daten von Videozeilen auf gegenüberlie­ genden Seiten der interpolierten Zeile in dem Videoteilbild mit dem ersten vorgegebenen Koeffizienten enthält, die zweite Einrichtung eine zweite Mehrzahl von Multiplizierern (19-22) und Zwischenzeilen-Speichereinrichtungen (6-8) zum Multiplizieren von Daten von den Videozeilen in dem einen oder in den mehreren angrenzenden Videoteilbildern mit den weiteren vorgegebenen Koeffizienten enthält und die Einrich­ tung zum Summieren eine Summationseinrichtung (23) mit mehreren Eingängen, die an die entsprechenden Ausgänge der Multiplizierer angeschlossen sind, enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Modifizieren eine erste Mehrzahl Multiplexer (9-11), die dem Videoteilbild zugeordnet sind und erste Eingänge (A) zum Empfangen der ersten vorgegebenen Koeffizienten, zweite Eingänge (B) zum Empfangen der ersten weiteren Koeffizienten und Ausgänge, die an entsprechende der ersten Mehrzahl von Multiplizierern (16-18) angeschlos­ sen sind, enthalten, sowie eine zweite Mehrzahl Multiplexie­ rer (12-15), die dem einen oder den mehreren angrenzenden Videoteilbildern zugeordnet sind und erste Eingänge zum Empfangen der weiteren vorgegebenen Koeffizienten, zweite Eingänge zum Empfangen der weiteren zusätzlichen Koeffizien­ ten und Ausgänge, die an entsprechende der zweiten Mehrzahl Multiplizierer angeschlossen sind, enthält, umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schreib-Lese-Speicher (3) zum Speichern von Daten in den Videozeilen des Videoteilbildes und des einen oder der mehreren angrenzenden Videoteilbilder und einen Speicher- Controller (2) zum Schreiben der Daten in den Schreib-Lese- Speicher (3) und zum Lesen der Daten aus dem Schreib-Lese- Speicher (3), um sie in die erste und/oder die zweite Mehr­ zahl von Multiplizierern (16-18, 19-22) und Zwischenzeilen- Speichereinrichtungen (4-5, 6-8) einzugeben.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Modifizieren ferner mehrere Koeffizientenspeicherbänke (25-31) enthält, die an entsprechende der Multiplizierer (16-22) angeschlossen sind, um die Koeffizienten zu speichern und in die Multiplizierer (16-22) einzugeben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Koeffizientenspeicherbänke (25-31) mehrere wählbare Mengen der Koeffizienten speichert, um sie in die Multiplizierer (16-22) einzugeben, um eine Zeileninterpola­ tion in räumlichen Bereichen zwischen den Videozeilen zu ermöglichen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Schreib-Lese-Speicher (3) zum Speichern von Daten in den Videozeilen des Videoteilbildes und des einen oder der mehreren angrenzenden Videoteilbilder und einen Speicher- Controller (2) zum Schreiben der Daten in den Schreib-Lese- Speicher (3) und zum Lesen der Daten aus dem Schreib-Lese- Speicher (3), um sie in die erste und/oder die zweite Mehr­ zahl von Multiplizierern (16-22) und Zwischenzeilen-Spei­ chereinrichtungen (4-8) einzugeben.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert eins ist.