DE3001006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbildinterpolationsschaltung zum in einem derartigen Amplitudenverhältnis Zusammenfügen zu einem interpolierten Signal von Signal entsprechend Signalen aus aufeinanderfolgenden Teilbildern eines ursprünglichen Bildes, daß in einem mit diesem interpolierten Signal wiederzugebenden Bild die Summe der Leuchtdichten herbeizuführen durch Signale entsprechend Signalen aus einer Anzahl Zeilen des wiederzugebenden Bildes, die durch die Teilbildinterpolationsschaltung erhalten werden statt von einem Signal aus einer Zeile des ursprünglichen Bildes, für jedes Teilbild praktisch dieselbe ist.

Aus der DE-OS 28 24 561 ist eine Teilbildinterpolationsschaltung der obengenannten Art bekannt, mit der Störerscheinungen verringert werden, die bei einer Zeilenzahlverdopplung unter Beibehaltung der Teilbildfrequenz bei Bewegungen im Bild auftreten.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, andere bei mit Zeilensprung abgetasteten Bildern auftretende Störerscheinungen wie das Flimmern und Springen gewisser Arten eines wiederzugebenden Bildes, wie Bilder, die beispielsweise von Zeichengeneratoren oder Schreibtafeln erzeugt werden, zu vermeiden.

Eine Teilbildinterpolationsschaltung der eingangs erwähnten Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß das Amplitudenverhältnis derart ist, daß in einem mit dem interpolierten Signal wiederzugebenden Bild in einer Zeile des ursprünglichen Bildes entsprechenden Gruppe von Zeilen, über die die statt eines Signals aus einer Zeile des ursprünglichen Bildes erhaltene Signal durch die Teilbildinterpolationsschaltung verteilt sind, für jedes Teilbild die Summe der Produkte aus der Leuchtdichte und dem Abstand der Zeilen der Gruppe zur Mitte dieser Gruppe praktisch Null ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Interpolationsschaltung für Extrapolation benutzt werden kann. Infolge einer Teilbildinterpolationsschaltung werden nämlich Signale aus dem einen Teilbild auch in dem folgenden Teilbild wiedergegeben. Erfolgt dies in jenem nachfolgenden Teilbild einige um eine Zeilenzeit verschobene Male, so werden in diesem nachfolgenden Teilbild einige Bilder wiedergegeben, die in vertikaler Richtung gegenüber dem oder denen in dem vorhergehenden Teilbild in vertikaler Richtung etwas verschoben sind. Werden diese verschobenen Bilder unter und über jenem oder jenen des vorhergehenden Teilbildes wiedergegeben und werden die Leuchtdichten derart gewählt, daß das Auge den Eindruck erhält, daß die mittlere Lage dieser Bilder in dem nachfolgenden Teilbild mit der des vorhergehenden Teilbildes zusammenfällt, so wird durch diese Extrapolation das Zittern der Umrisse vermieden. Wenn außerdem die Leuchtdichten dieser von dem Auge gemittelten Bilder in zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern gleich sind, tritt auch keine Flimmererscheinung bei diesen Umrissen mehr auf.

Diese Art von Interpolation führt außerdem dazu, daß Umrisse in vertikaler Richtung einen etwas weniger scharfen Verlauf erhalten. Werden nach einer weiteren Ausarbeitung der Erfindung auch in horizontaler Richtung die Umrisse etwas weniger scharf gemacht durch eine Punktinterpolationsschaltung, so wird eine angenehme Wiedergabe von Umrissen erhalten, die außerdem die Vorteile bietet, daß bei Wiedergabe von Schreibtafelsignalen dünne fast horizontale Linien keinen bröckligen Eindruck mehr machen und bei Wiedergabe von Textbildsignalen, wie bei Teletext- oder Viewdata, keine Rundung mehr notwendig ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Teilbildinterpolationsschaltung,

Fig. 2 einen Teil eines bei Verwendung einer Teilbildinterpolationsschaltung nach Fig. 1 erhaltenen wiedergegebenen Bildes,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer anderen Teilbildinterpolationsschaltung nach der Erfindung,

Fig. 4 einen Teil eines bei Verwendung einer Teilbildinterpolationsschaltung nach Fig. 3 wiedergegebenen Bildes,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Textbildwiedergabeanordnung mit einer erfindungsgemäßen Interpolationsschaltung.

In Fig. 1 wird einem Eingang 5 der Teilbildinterpolationsschaltung ein zweifach zeilenversprungenes Videosignal zugeführt mit beispielsweise einer Teilbildfrequenz von 50 Hz und einer Zeilenfrequenz von 15625 Hz. Dieses Videosignal wird über eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 7, wie einen Verstärker oder einen Dämpfer, einem Eingang 9 einer Addierschaltung 11 zugeführt. Weiterhin wird dieses Videosignal über eine Verzögerungsschaltung 13 mit einer Verzögerungszeit entsprechend einer Teilbildzeit verringert um eine halbe Zeilenzeit (R-½L), und über eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 15 einem zweiten Eingang 17 der Addierschaltung 11 zugeführt. Ein dritter Eingang 19 der Addierschaltung 11 erhält das Videosignal über die Verzögerungsschaltung 13, eine Verzögerungsschaltung 21, die eine Verzögerungszeit entsprechend einer Zeilenzeit (L) hat, und eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 23. An einem Ausgang 25 der Addierschaltung 11 erscheint nun ein Videosignal, das in einer Bildwiedergabeanordnung ein ursprüngliches Teilbild, wie dies mit dem Eingangssignal wiedergegeben werden würde, dreimal wiedergibt und zwar ein erstes Mal entsprechend der Zeit und der Lage des ursprünglichen Teilbildes und mit einer Leuchtdichte 2 a, die durch die amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 7 bestimmt ist, ein zweites Mal in einer nachfolgenden Teilbildzeit mit einer Leuchtdichte a, die durch die amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 15 bestimmt ist und in einer Lage, die etwas über der des ursprünglichen Teilbildes liegt, und ein drittes Mal in derselben nachfolgenden Teilbildzeit mit einer Leuchtdichte a, die durch die amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 23 bestimmt ist und in einer Lage, die etwas tiefer liegt als die des ursprünglichen Teilbildes. Die mittlere Lage und die Gesamtleuchtdichte der zwei letztgenannten wiedergegebenen Teilbilder entsprechen denen des erstgenannten Teilbildes. Dadurch werden Flimmer- und Sprungerscheinungen vermieden. Diese werden nämlich bei einem zeilenversprungenen Bild verursacht durch die Tatsache, daß ein Bildpunkt mit einer bestimmten Leuchtdichte und einer bestimmten Lage eines ersten Teilbildes in dem zweiten Teilbild nicht genau dieselbe Lage einnimmt und an der Stelle des erstgenannten Bildpunktes also eine Leuchtdichte Null hat. Dies wird mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung vermieden.

An Hand der Fig. 2 wird die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 näher erläutert. Darin ist auf schematische Weise ein kleiner Teil eines mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dargestellten zeilenversprungenen Bildes gezeichnet, wobei Zeilen eines ersten Teilbildes durch ausgezogene Linien und eines folgenden Teilbildes durch gestrichelte Linien angegeben sind. Ein zu einem Zeitpunkt t in dem ersten Teilbild auftretender Bildpunkt mit einer Leuchtdichte 2 a wird in dem folgenden Teilbild zu einem Zeitpunkt t + (R - ½L) mit einer Leuchtdichte a wiederholt und zu einem Zeitpunkt t + (R + ½L) mit einer Leuchtdichte a abermals wiederholt. Es entsteht eine Gruppe von drei Zeilen, wobei ein Bildpunkt aus dem ursprünglichen Videosignal in dem mit dem interpolierten Videosignal wiedergegebenen Bild auftritt. Die Mitte dieser Gruppe fällt mit der Zeile durch den Bildpunkt zusammen, der zu dem Zeitpunkt t wiedergegeben wird. Die Summe der Leuchtdichten in dieser Gruppe von Zeilen ist in dem ersten Teilbild gleich 2a und in dem zweiten Teilbild gleich a + a und folglich auch gleich 2a. Der Abstand des Bildpunktes in dem ersten Teilbild von der Mitte beträgt Null und folglich auch das Produkt aus diesem Abstand und der Leuchtdichte. In dem zweiten Teilbild ist das Produkt aus Leuchtdichte und Abstand von der Mitte des Bildpunktes zu dem Zeitpunkt t + (R + ½L) gleich da und des Bildpunktes zu dem Zeitpunkt t + R + ½L gleich -da. Die Summe dieser Produkte beträgt da - da = 0. In jedem Teilbild ist diese Summe folglich Null.

In der Teilbildinterpolationsschaltung für ein zweifach zeilenversprungenes Videosignal aus Fig. 3 sind für entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1. Die Addierschaltung 11 hat nun einen vierten Eingang 27, dem das Videosignal am Eingang 5 über eine Verzögerungsschaltung 29 mit einer Verzögerungszeit entsprechend einer Zeilenzeit (L) und eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 31 zugeführt wird.

Die amplitudenbestimmenden Schaltungsanordnungen sorgen in diesem Fall für Leuchtdichten in dem wiedergegebenen Bild, wie dies in der der Fig. 3 entsprechenden Fig. 4 angegeben ist und die für einen Bildpunkt zu dem Zeitpunkt gleich 3a, zu dem Zeitpunkt t + L gleich a, zu dem Zeitpunkt t + R - ½L gleich a und zu dem Zeitpunkt t + R + ½L gleich 3a ist. Diese Bildpunkte entsprechen einem einzigen Bildpunkt, der mit dem ursprünglichen Videosignal, das dem Eingang 5 zugeführt wird, zu dem Zeitpunkt t erhalten werden würde. Die Gruppe von Zeilen, über die dieser Bildpunkt nun verteilt wird, hat eine Mitte, die durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist. Die Zeitpunkte t und t + L treten in dem ersten Teilbild und die Zeitpunkte t + R - ½L und t + R + ½L in dem zweiten Teilbild auf. Die Summe der Leuchtdichten in dem ersten Teilbild beträgt 3a + a = 4a und die in dem zweiten Teilbild a + 3a = 4a. Diese Summen sind gleich. Die Produkte aus den Leuchtdichten und dem Abstand von der Mitte sind in dem ersten Teilbild ½d · 3a und -1½d · a. Die Summe aus denselben beträgt Null. In dem zweiten Teilbild sind die Produkte 1½d · a und -½d ·3a, deren Summe auch Null ist. In beiden Teilbildern liegt die mittlere Lage der Bildpunkte in der Mitte der genannten Gruppe von Zeilen, und die mittlere Leuchtdichte dieser Bildpunkte ist dieselbe.

Wenn die Wiedergabeanordnung, mit der das Ausgangssignal der Interpolationsschaltung wiedergegeben wird, eine nicht lineare Kennlinie hat (γ ≠ 1), müssen die amplitudenbestimmenden Schaltungsanordnungen zur Beseitigung der Gammaverzerrung ein angepaßtes Amplitudenverhältnis

im Falle von Fig. 1 bzw.

im Falle der Fig. 3 verursachen, so daß die genannten Bedingungen für die Leuchtdichte der Bildpunkte erfüllt wird, wobei selbstverständlich geringfügige Abweichungen von den Idealwerten zulässig sind, ebenso wie in den gegebenen Ausführungsbeispielen.

Muß ein mehrfach zeilenversprungenes Bild wiedergegeben werden, in dem für ein vollständiges Fernsehbild mehr als zwei Teilbilder notwendig sind, so muß die Interpolationsschaltung entsprechend den obenstehend beschriebenen Prinzipien durch eine Interpolation über diese Teilbilder und durch eine auf geeignete Weise gewählte Anzahl Zeilen angepaßt werden.

Selbstverständlich ist es auf die angegebene Art und Weise auch möglich, über mehr Teilbilder zu interpolieren, als für ein vollständiges Fernsehbild notwendig ist.

Die verwendeten Verzögerungsschaltungen können analoge oder digitale Verzögerungsanordnungen sein. Im letzteren Fall können Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler verwendet werden zum Anpassen des Fernsehsignals an die Verzögerungsanordnung und die Bildwiedergabeanordnung.

Interpolationsschaltungen nach der Erfindung werden im allgemeinen verwendet, wenn Videosignalerzeugungsanordnungen verwendet werden, die sehr scharfe Leuchtdichteübergänge in der vertikalen Richtung erzeugen können, wie Schreibtafeln und Zeichengeneratoren. Bei derartigen Videosignalgeneratoren ist es oft möglich, die Verzögerungsanordnungen dadurch zu vermeiden, daß Ausleseverfeinerungen der Speicher verwendet werden, wie dies im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 erläutert wird.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Textbildwiedergabeanordnung dargestellt, wie diese für Teletext oder Viewdata verwendet werden kann.

Ein Impulsgenerator 33 liefert an einem Ausgang 35 ein Impulssignal mit der Horizontal-Frequenz und an einem Ausgang 37 ein Impulssignal mit der Vertikal-Frequenz. Diese Signale werden einer Ablenkschaltung 39 zugeführt, die einen Elektronenstrahl einer Bildwiedergaberöhre derart ablenkt, daß ein zeilenversprungenes Bild entsteht.

Der Impulsgenerator 33 liefert weiterhin über einen Ausgang 43 ein Neuzeichensignal zu einem Eingang 45 eines Seitenspeichers 47. Von diesem Seitenspeicher 47 wird vorausgesetzt, daß er über eine Gruppe von Eingängen 49 eingeschrieben ist und jeweils beim Auftritt eines Neuzeichensignals eine neue Gruppe von Zeichencodesignalen an einer Gruppe von Ausgängen 51 abgibt. Die Zeichen sind in Zeilen aufgeteilt, und am Anfang einer neuen Zeile wird ein Neuzeilensignal einem Eingang 53 des Seitenspeichers 47 zugeführt. Dieses Neuzeilensignal rührt von einem Ausgang 55 eines Zeilennummersignalgenerators 57 her. Dieser Zeilennummersignalgenerator 57 wird an einem Eingang 59 von einem Neuzeilensignal, das von einem Ausgang 61 des Impulssignalgenerators 33 herrührt, gesteuert.

Die Gruppe von Zeichencodesignalen, die an der Gruppe von Ausgängen 51 des Seitenspeichers 47 auftritt, wird einer Gruppe von Eingängen 63 eines ersten Zeichengenerators (ROM 1) 65 und einer Gruppe von Eingängen 67 eines zweiten Zeichengenerators (ROM 2) 69 zugeführt. Der erste Zeichengenerator 65 erhält an einer Gruppe von Eingängen 71 eine Zeilennummersignalgruppe, die von einer Gruppe von Ausgängen 73 des Zeilennummersignalgenerators 57 herrührt. Der zweite Zeichengenerator 69 erhält an einer Gruppe von Eingängen 75 eine Zeilennummersignalgruppe, die von einer Gruppe von Ausgängen 77 einer Zeilennummer- Korrekturschaltung 79 herrührt. Diese Zeilennummerkorrekturschaltung ändert eine an einer Gruppe von Eingängen 81 erhaltene Zeilennummersignalgruppe in eine Signalgruppe, die einer Zeilennummer zugeordnet ist, die in dem einen Teilbild um eins höher ist als die Zeilennummer, die der dem Eingang zugeführten Zeilennummergruppe zugeordnet und in dem nachfolgenden Teilbild um eins niedriger ist. Dies erfolgt unter dem Einfluß eines einem Eingang 83 derselben zugeführten Signals, das von einem Ausgang 85 des Impulssignalgenerators 33 herrührt und angibt, ob das an der Bildwiedergaberöhre 41 wiederzugebende Teilbild geradzahlig oder ungeradzahlig ist.

Der Zeichengenerator 65 bzw. 69 gibt an einer Gruppe von Ausgängen 87 bzw. 89 eine Gruppe von Videosignalen ab, die der durch die Zeilennummersignalgruppe an der Gruppe von Eingängen 71 bzw. 75 bestimmten Zeilennummer eines Zeichens angeordnet ist, das durch die Gruppe von Zeichencodesignalen an der Gruppe von Eingängen 63 bzw. 67 bestimmt ist. Diese Gruppen von Videosignalen werden durch einen Parallel- Reihenwandler 91 bzw. 93 in ein Videosignal umgewandelt, das für Wiedergabe geeignet ist und an einem Ausgang 95 bzw. 97 abgegeben wird. Dies erfolgt unter dem Einfluß des von dem Ausgang 43 des Impulssignalgenerators 33 herrührenden Neuzeichensignals, das einem Eingang 99 bzw. 101 zugeführt wird, und eines Taktimpulssignals, das von einem Ausgang 103 des Impulsgenerators 33 herrührt und einem Eingang 105 bzw. 107 zugeführt wird.

Das Videosignal am Ausgang 95 bzw. 97 des Parallel-Reihenwandlers 91 bzw. 93 wird über eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 109 bzw. 111 einer Addierschaltung 113 zugeführt, und zwar in einem Amplitudenverhältnis 3a : a. Die Addierschaltung 113 gibt nun an einem Ausgang 115 ein Videosignal ab, wodurch ein Bildpunkt eines Zeichens wiedergegeben würde und zwar auf die in Fig. 4 angegebene Art und Weise. Dieses Videosignal wird einer Punktinterpolationsschaltung 117 zugeführt. Diese hat zwei reihengeschaltete Verzögerungsschaltungen 119, 121, die das Videosignal über je eine Zeit entsprechend einem Bildpunkt verzögern. Das Ausgangssignal der Addierschaltung wird über eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 123, die Ausgangsschaltung der Verzögerungsschaltung 119 über eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 125 und das der Verzögerungsschaltungs 121 über eine amplitudenbestimmende Schaltungsanordnung 127 einer Addierschaltung 129 zugeführt, beispielsweise in einem Amplitudenverhältnis b : 2b : b. Von einem Ausgang 131 der Addierschaltung 129, der zugleich der Ausgang der Punktinterpolationsschaltung 117 ist, wird nunmehr ein Videosignal erhalten, das auch in horizontaler Richtung eine Anzahl Male wiederholt wird, so daß die Schärfe der horizontalen Leuchtdichtesprünge an die vertikalen Leuchtdichtesprünge angepaßt ist und wiederzugebende Zeichen eine angenehme Form erhalten, die eine Zeichenrundungsschaltungsanordnung erübrigt.

Das Videosignal am Ausgang 131 der Addierschaltung 129 wird über eine γ-Korrekturschaltung 133 einer Steuerelektrode der Bildwiedergaberöhre 41 zugeführt.

Die Punktverzögerungsschaltungen können, wenn sie vor die amplitudenbestimmenden Schaltungsanordnungen 111 und 109 aufgenommen werden, als digitale Schaltungen ausgebildet werden. Die amplitudenbestimmenden Schaltungsanordnungen 109, 111, 123, 125 und 127 und die Addierschaltungen 113 und 129 können dann durch eine Matrix gebildet werden. Wenn die Parallel-Reihenwandler 91 und 93 eine Anzahl Ausgänge aufweisen, an denen um nur einen Bildpunkt gegenübereinander verschobene Signale auftreten, können die Punktverzögerungsfunktionen durch diese Wandler ausgebildet werden.

Es dürfte einleuchten, daß beispielsweise auch bei Verwendung einer Schreibtafel zum Erzeugen eines Videosignals eine Zeilennummerkorrekturschaltung auf eine ähnliche Weise wie obenstehend für die Textbildwiedergabeanordnung angegeben, verwendet werden kann.

Für Farbwiedergabe haben die Zeichengeneratoren 65 und 69 je drei Ausgangsschaltungen mit für jeden Farbton einem Ausgang und wird für jeden Farbton eine Schaltungsanordnung verwendet entsprechend derjenigen, die mit den Bezugszeichen 109 bis einschließlich 133 bezeichnet worden ist.

Außer auf der Empfangsseite eines Fernsehsystems mit Zeilensprungverfahren ist eine Teilbildinterpolationsschaltung nach der Erfindung durchaus sendeseitig verwendbar, beispielsweise wenn Untertitel digital erzeugt werden.

Auch für Wiedergabe von Faksimile-Bildern auf einer Bildwiedergabeanordnung mit Zeilensprungverfahren kann eine Teilbildinterpolationsschaltung nach der Erfindung verwendet werden, wobei ebenso wie im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 Ausleseverfeinerungen von Speichern statt Verzögerungsschaltungen verwendet werden können.

Claims (3)

1. Teilbildinterpolationsschaltung zum Zusammenfügen von Signalen entsprechend Signalen aus aufeinanderfolgenden Teilbildern eines ursprünglichen Bildes zu einem interpolierten Signal in einem derartigen Amplitudenverhältnis, daß in einem mit diesem interpolierten Signal wiederzugebenden Bild die Summe der Leuchtdichten, die durch Signale aus einer Anzahl Zeilen des wiederzugebenden Bildes verursacht werden, die durch die Teilbildinterpolationsschaltung statt eines Signals aus einer Zeile des ursprünglichen Bildes erhalten werden, für jedes Teilbild praktisch dieselbe ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplitudenverhältnis derart ist, daß in einem mit dem interpolierten Signal wiederzugebenden Bild in einer einer Zeile des ursprünglichen Bildes entsprechenden Gruppe von Zeilen, über die die statt eines Signals aus einer Zeile des ursprünglichen Bildes erhaltenen Signale durch die Teilbildinterpolationsschaltung verteilt sind, für jedes Teilbild die Summe der Produkte aus Leuchtdichte und Abstand der Zeilen der Gruppe zu der Mitte dieser Gruppe praktisch Null ist.

2. Teilbildinterpolationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Punktinterpolationsschaltung enthält.

3. Teilbildinterpolationsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Zeilennummerkorrekturschaltung enthält.