DE3309715A1

DE3309715A1 - System zur verminderung des rauschens in einem fernsehsignal

Info

Publication number: DE3309715A1
Application number: DE19833309715
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6100 Darmstadt Illetschko
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-20
Also published as: GB2138237A; DE3309715C2; GB8404371D0; GB2138237B

Description

NACHOCREICHT

it

Rl.-Nr. 2068/83 -IO 11.03-1983 FE/PLI/Rz/Pe

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart Λ

· System zur Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsignal

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem System nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits Systeme zur Verminderung des Rauschens in Fernsehsignalen bekannt, bei welchen die Fernsehsignale um eine Bildperiode verzögert und nach Bewertung mit einem Korrekturfaktor den ebenfalls bewerteten unverzögerten Fernsehsignalen hinzuaddiert werden. Die Wirkung dieser bekannten Systeme beruht darauf, daß Unterschiede von einem Fernsehvollbild zum folgenden

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ausgemittelt werden. Diese Mittelung hat jedoch nicht nur die erwünschte Rauschreduzierung, sondern auch eine Bewegungsunschärfe zur Folge. Es ist daher erforderlich, bei Bewegungen die Wirkung der Mittelung herabzusetzen. Es sind also Mittel vorzusehen, welche eine Unterscheidung zwischen den durch das Rauschen bedingten Unterschieden und Bewegungen ermöglichen.

Hierzu ist es bekannt (US-PS 4,058,836), die Differenz zwischen dem unverzögerten und dem verzögerten Fernsehsignal zu bilden und das Ergebnis über eine Schwellwertschaltung zu leiten. Dabei geht man davon aus, daß das Rauschen im Fernsehsignal relativ gering ist, während sich bei Bewegungen größere Differenzen ergeben, welche weitergeleitet werden und das System zur Verminderung des Rauschens derart steuern, daß deren Wirkung vermindert wird. Diese Systeme haben den Nachteil, daß Bewegungen in kontrastarmen Szenen nicht berücksichtigt werden und damit wie das Rauschen dem Reduktionsvorgang unterworfen werden. Somit erscheinen sich bewegende Kanten unscharf.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung (DE-OS 29 37 284) wird davon ausgegangen, daß kleine Bilddetails in Bewegungen vom Auge nicht erfasst werden können. Ein Tiefpaß für das Bewegungssignal in Horizontalrichtung und/oder Vertikalrichtung unterdrückt die entsprechenden Rauschan-

^O teile im Bewegungssignal. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß bei geringer Tiefpaßfilterung Rauschspitzen auf das Maß der Rauschunterdrückung wirken, weil sie als Bewegung erkannt werden. Die Rauschreduzierung wird in diesem Fall vom Rauschen selbst gesteuert und ergibt im Bild eine grobkörnige Strukturstörung, die ggf. mehr stört, als

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das ursprüngliche Rauschen. Bei starker Tiefpaßfilterung werden Bewegungsdetails unterdrückt, und ein Schärfeverlust in bewegten Bildteilen wird sichtbar. 5

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es ferner bei einem System zur Verminderung des Rauschens in.einem Fernsehsignal mit einem Vollbildspeicher und einem Bewegungsdetektor bereits bekannt (DE-OS 31 21 597), das die Bewegung darstellende Signal über einen Tiefpaß und/oder eine Schwellwertschaltung zu leiten, dessen Grenzfrequenz bzw. deren Schwellwert als Funktion der Rauschamplitude steuerbar ist. Damit wird erreicht, daß bei kleiner Rauschamplitude im Eingangssignal keine störenden Bewegungsunschärfen auftreten, während bei größeren Rauschamplituden eine Eigensteuerung der Rauschreduzierung durch das Rauschen selbst verhindert wird. Bei kontrastarmen Szenen hat sich jedoch gezeigt, daß Amplitudenwerte mit bis zu etwa 5 % bei einer Bewegung stark verwischt erscheinen. Dies gilt insbesondere für den Beginn eines Kamera-*schwenks, wobei im Stillstand vorher sichtbare Details dann plötzlich verschwimmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugründe, ein System zur Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsignal anzugeben, bei welchem die Bewegungserkennung bei kontrastarmen Szenen verbessert ist.

Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß Nachzieherscheinungen bei Bewegungen und kontrastarmem Bildinhalt vermindert sind.
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Rl.-Nr. 2068/83 - 4- Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung c dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems, Fig. 2 ein Diagramm der Verstärkungskennlinie für das Bewegungssignal.

In der Fig.! liegt das Fernsehsignal, dessen Rauschanteil reduziert werden soll, am, Klemme 1. Über die Addierschaltung 2 gelangt es zu einer Verzögerungseinrichtung 3, welche das Fernsehsignal um die Dauer eines Vollbildes (^pi/·) verzögert. Derartige Verzögerungseinrichtungen sind hinreichend bekannt und werden in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines digitalen Vollbildspeichers realisiert. Das am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 3 an-• stehende verzögerte Signal wird zu einer Subtrahierschal-

2Q tungΛ geführt, mit deren Hilfe von dem verzögerten Signal das an Klemme 1 anliegende unverzögerte Signal subtrahiert wird. Der Ausgang der Subtrahierschaltung A- ist über eine Multiplizierschaltung 6 mit einem weiteren Eingang der Addierschaltung 2 verbunden. Somit wirkt die

pr aus den Schaltungen 2, 3, 4·, 6 bestehende Anordnung als sogenanntes rekursives Filter, welches die nicht von Vollbild zu Vollbild wiederkehrenden Signalamplituden mittelt und somit reduziert.

XQ Durch einen der Multiplizierschaltung 6 zugeführten Faktor k wird der Grad dieser Mittelung bestimmt. Je mehr sich k dem Wert 1 nähert, desto stärker ist die Wirkung des Filters, umso größer ist also die Zeit, über die die Mittelung (Integration) erfolgt. An der Klemme 7

,r kann das Fernsehsignal mit reduziertem Rauschen abge-

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nommen werden. Bei unbewegten Bildern ist eine praktisch unbegrenzte Rauschreduzierung möglich, wenn eine beliebig lange Integration stattfindet.

Bei bewegten Bildern führt die Integration jedoch zu Unscharfen an Kanten, so daß sie zu vermindern ist, wenn im Bild Bewegungen auftreten. Hierzu ist ein sogenannter Bewegungsdetektor 8 vorgesehen, welchem ebenfalls die an den Klemmen 1 und 7 liegenden Pernsehsigna]£ zugeführt

werden. Der Ausgang des Bewegungsdetektors 8 ist üblicherweise mit dem Eingang einer Schaltung 9 mit veränderlicher Übertragungscharakteristik zur Erzeugung des Korrekturfaktors k verbunden.

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^y Der Bewegungsdetektor 8 besteht im wesentlichen aus einer Differenzbildungseinrichtung, mit deren Hilfe die Differenz zwischen dem unverzögerten und dem um ein Vollbild verzögerten Signal gebildet wird. Da die Beeinflussung auf die Rauschverminderung vom Vorzeichen der Änderung des

Bildinhalts unabhängig sein soll, wird von der Differenz im Bewegungsdetektor 8 der Betrag gebildet. Je nach Größe der Änderung wird in der Schaltung 9 ein Korrekturfaktor k für den Grad der Rauschreduzierung erzeugt.

Da außer Bewegungen auch Rauschen zu einem Ausgangssignal des Detektors 8 führt, welches jedoch nicht zur Steuerung des Integrationsvorganges herangezogen werden soll, sind nach dem Detektor 8 ein Tiefpaß"11 sowie eine k-Pormerschaltung 12 geschaltet. Der Tiefpaß 11 und die

Schaltung 12 können dabei von einer vom Eingangsrauschen abhängigen Steuerspannung gesteuert werden (s. DE-OS 31 21 597).

Rl.-Wr. 2068/83 - β -

Bei Bildbewegungen in kontrastarmen Szenen wurden nun ohne weitere Maßnahmen ein Nachziehen und dadurch Unscharfen im wiedergegebenen Bild auftreten. Dieser Nachteil wird mit der vorliegenden Erfindung durch Einschaltung einer nichtlinearen Verstärkerstufe 13 zwischen Bewegungsdetektor 8 und Schaltung 9 vermieden.

Die Wirkung dieser Verstärkerstufe 13 sei nun anhand des Diagramms gemäß Figur 2 näher erläutert, in welchem deren Kennlinie als Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal in Prozent für den Bereich kleiner Amplitudenwerte des Bewegungssignals dargestellt ist. Wie man leicht erkennen kann, verläuft die Kennlinie bei kleinsten Amplitudenwerten, d. h. im Bereich des Rauschens, zunächst linear (A) und steigt erst oberhalb dieser Rauschwerte bis zu etwa 5 % des Eingangssignals stark an (B), um anschließend bei Abflachung des Anstiegs (C) auf den ursprünglichen linearen Verlauf (D) _₀ zu treffen. Dadurch wird es möglich, kleine Amplitudenwerte des Bewegungssignals, welche oberhalb der Rauschwerte liegen, mehr zu verstärken als größere, wodurch Bewegungen bei kontrastarmem Bildinhalt besser ausgewertet werden können, um damit Nachzieherscheinungen wesentlich zu vermindern.

Claims

Rl.-Nr. 2068/83

11-. 3-1.983- FE/PLI/Rz/Pe

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

1 · System zur "Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsignal, bei welchem das Fernsehsignal um eine Bildperiode verzögert und das verzögerte und unverzögerte Fernsehsignal nach Differenzbildung und Bewertung mit einem Korrekturfaktor dem unverzögerten Fernsehsignal hinzuaddiert wird und bei welchem durch Differenzbildung zwischen dem verzögerten und unverzögerten Fernsehsignal ein Bewegungs— signal abgeleitet, über eine Schaltung mit veränderlicher Übertragungscharakteristik geführt und zur Bildung des Korrekturfaktors herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungssignal vor der Schaltung (9) mit veränderlicher Übertragungscharakteristik außerdem über eine nichtlineare Verstärkerstufe (13) geführt ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Verstärkung nur für Signale mit kleinen Amplitudenwerten oberhalb der Rauschsignalwerte erfolgt.