DE4139404C2

DE4139404C2 - Image signal processing device

Info

Publication number: DE4139404C2
Application number: DE19914139404
Authority: DE
Inventors: Yasushi Tatehira
Original assignee: Sony Deutschland GmbH
Current assignee: Sony Deutschland GmbH
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: FR2687883A1; GB2262012A; DE4139404A1; GB9224030D0; GB2262012B; FR2687883B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildsignalverarbeitungseinrichtung für einen Standard-Fernsehempfänger, mit der eine Verschlechterung der Bild-Wiedergabequalität verringert wird, die z. B. dann auftritt, wenn ein Übertragungssignal eines hochauflösenden Fernsehsystems mit einem Empfänger empfangen wird, der Abtastparameter des Standardfernsehsystems besitzt.The invention relates to an image signal processing device for a standard television receiver, with which one Deterioration of the picture reproduction quality is reduced, which, for. B. then occurs when a broadcast signal of a high definition television system with a Receiving receiver that has scanning parameters of the standard television system.

Ein hochauflösendes Fernsehsignalübertragungssystem mit zum Standardfernsehsystem kompatiblen Abtastparametern ist bekannt. Als ein Beispiel wäre zu nennen, daß das Originalbild mit Abtastmustern, die von einem Teilbild zum anderen jeweils andere Abtastpunkte enthalten und die sich mit einer Periode von mehreren Teilbildern wiederholen, subabgetastet wird und die subabgetasteten Daten übertragen werden. In einem Empfänger für hochauflösendes Fernsehen werden alle ursprünglichen Abtastpunkte aus den während einer Periode übertragenen abgetasteten Daten wiedergewonnen und gleichzeitig dargestellt, so daß ein Bild von hoher Qualität erzielt wird. Dagegen wird das empfangene Übertragungssignal in einem Empfänger mit Abtastwerten eines Standardfernsehsystems in seiner gesendeten Form dargestellt, so daß ein Bild von normaler Qualität erhalten wird. Diese Art von Technik wird in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-12677 offenbart.A high definition television signal transmission system with the standard television system compatible scanning parameters is known. An example would be that the Original image with scanning patterns which contain different scanning points from one field to the other and which are repeated with a period of several fields, sub-sampled and the sub-sampled Data is transferred. Be in a receiver for high definition television all original sampling points from those transmitted during a period sampled data is recovered and displayed simultaneously, so that an image of high quality. In contrast, the received transmission signal in a receiver with samples of a standard television system in its shown form, so that an image of normal quality is obtained. That kind of technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-12677.

Jedoch verursacht in dem Fall, in dem diese Art von Fernsehsignal durch den Empfänger mit den Abtastparametern eines Standardfernsehsystems wiedergegeben wird, die Differenz zwischen den Abtastpunkten jeden Teilbildes eine Qualitätsverschlechterung in dem wiedergegebenen Bild. Zum Beispiel wird in dem bekannten HD-MAC-System als hochauflösendes Fernsehsignalübertragungssystem mit einer solchen Kompatibilität ein Bildqualitätsverlust beobachtet, derart, daß Kanten- bzw. Randbereiche des Bildes zittern, wodurch eine Verschlechterung der Randbereiche verursacht wird. Dies tritt immer dann auf, wenn das Übertragungssignal des HD-MAC- Systems mit einem normalen Fernsehempfänger des bekannten D2-MAC-Systems empfangen und wiedergegeben wird. Des weiteren wird in dem wiedergegebenen Bild eine unnatürliche Bewegung, das sogenannte "Judder-Phänomen", beobachtet, dann, wenn das HD-MAC-Übertragungssignal von bewegten Bildern mit Bewegungserkennung mit einem Fernsehempfänger des D2-MAC-Systems wiedergegeben wird. Darüberhinaus wird eine Blockverschlechterung verursacht, da in dem HD-MAC- System ein übertragenes Bild in Blöcke unterteilt und das Übertragungssignal blockweise verarbeitet wird. However, in the case where this type of television signal is caused by the Receiver reproduced with the scanning parameters of a standard television system the difference between the sampling points of each field is one Quality deterioration in the reproduced image. For example, in the known HD-MAC system as a high-definition television signal transmission system such a compatibility observed a loss of image quality such that Edge areas of the image tremble, causing the edge areas to deteriorate is caused. This always occurs when the transmission signal of the HD-MAC Systems with a normal television receiver of the well-known D2-MAC system is received and played back. Furthermore, in the reproduced picture observed an unnatural movement, the so-called "Judder phenomenon", then, when the HD-MAC transmission signal of moving pictures with motion detection is played with a television receiver of the D2-MAC system. In addition, block deterioration is caused because in the HD-MAC System divides a transmitted image into blocks and the transmission signal is processed in blocks.

Eine Bildverarbeitungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 316 232 A1 bekannt. Bei dem aus dieser Druckschrift hervorgehenden Verfahren passiert das nach dem HD-MAC-Verfahren codierte Bildsignal senderseitig vor der Aussendung ein Dämpfungsfilter. Entsprechend ist jeder Empfänger zum HD-Empfang dieser Bildsignale mit einem aktiven Filter versehen, das im Signalweg vor dem Decodierer angeordnet ist und vor dem Decodieren von den empfangenen, codierten Bildsignalen durchlaufen wird. Das empfangsseitige Filter weist in Bezug zu dem senderseitigen Filter reversierende Eigenschaften auf. Das senderseitige Filter bewirkt eine gewichtete Mittelung jeweils zweier aufeinanderfolgender Vollbilder. Für einen Empfang nach dem Standard-Fernsehsystem werden die empfangenen Bildsignale vor dem empfängerseitigen Filter abgezweigt, durchlaufen dieses also nicht.An image processing device according to the preamble of claim 1 is known from EP 0 316 232 A1 is known. In the process resulting from this publication happens the picture signal coded according to the HD-MAC method on the transmitter side in front of the Emission of a damping filter. Accordingly, each receiver for HD reception is this Provide image signals with an active filter, which is in the signal path before the decoder is arranged and before decoding the received, encoded image signals is going through. The reception-side filter points in relation to the transmitter-side filter reversing properties. The filter on the transmitter side carries out a weighted averaging two successive frames each. For a reception according to the standard television system the received image signals are before branched filter on the receiver side, run through this so not.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildverarbeitungseinrichtung zu schaffen, um Bildsignale, die für ein hochauflösendes Fernsehübertragungssystem codiert sind, mit einem Fernsehempfänger, der zum Empfang von Bildsignalen eines Standardfernsehsystems ausgelegt ist, so zu empfangen, daß dabei Beeinträchtigungen der Bildqualität jedenfalls teilweise vermieden werden.The invention has for its object to provide an image processing device, around image signals encoded for a high definition television broadcasting system a television receiver which is used to receive picture signals of a standard television system is designed to receive so that it affects the image quality at least partially avoided.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.The object is in connection with the characterizing features of claim 1 solved with the generic features.

Die sich an den Anspruch 1 anschließenden Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The claims following claim 1 contain advantageous ones Developments of the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to FIG the drawings described in more detail. The drawings show:

Fig. 1A bis 1E schematische Diagramme, die Abtastmuster im HD-MAC- System darstellen;Represent 1A to 1E are schematic diagrams showing the scanning pattern in the HD-MAC system.

Fig. 2 ein schematisches Diagramm, das das Verfahren zur Übertragung von Bildpunkten in dem HD-MAC-System zeigt; Fig. 2 is a schematic diagram showing the method for transferring pixels in the HD-MAC system;

Fig. 3A und 3B schematische Diagramme zur Erläuterung der mit Hilfe der Erfindung beseitigten Fehler bei der Wiedergabe des Übertragungsssignals des HD-MAC- Systems durch einen Empfänger des D2-MAC-Systems. Fig. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining the removed with the aid of the invention, errors in reproduction of the HD-MAC system of Übertragungsssignals by a receiver of the D2-MAC system.

Fig. 4 ein schematisches Diagramm, daß das Verfahren zur Verarbeitung von Vollbilddaten mit einer erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungseinrichtung zeigt. Fig. 4 is a schematic diagram showing the method for processing full image data with an image signal processing device according to the invention.

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm, das einen Hauptteil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungseinrichtung zeigt. Fig. 5 is a schematic block diagram showing a main part of an embodiment of the image signal processing device according to the invention.

Zunächst wird mit Bezug auf die Fig. 1A bis 1E die Subabtastung im HD-MAC- System erklärt. Im HD-MAC-System wird ein Breit-Bild mit dem Bildverhältnis 16 : 9 auf 1250 Zeilen und einer Teilbildfrequenz von 50 Hz. Dieses Bildsignal ist so subabgetastet, daß das Frequenzband des Übergangssignals komprimiert wird. Entsprechend dem Ergebnis der blockweisen Bewegungserkennung in Blöcken von 16×16 Pixel, wird dabei das Abtastmuster jedes Blocks zwischen 3 Modi adaptierend umgeschalten, nämlich einem 80 ms Modus (Standbildmodus), einem 40 ms Modus (Niedergeschwindigkeitsmodus) und einem 20 ms Modus (Hochgeschwindigkeitsmodus), so daß die verschiedenen Abtastpunkte im ursprünglichen Bild in jedem Teilbild mit einer Periode von vier Teilbildern abgetastet werden, wie in Fig. 1A bis 1E gezeigt. Fig. 1A bis 1C zeigen die Abtastmuster der Helligkeits-Signalkomponente und Fig. 1D und 1E zeigen die Abtastmuster der Farbdifferenz-Signalkomponente, und 1 bis 4 bezeichnen in den Zeichnungen das ursprüngliche Teilbild, in dem die Daten in den entsprechenden Punkten abgetastet werden. Demgegenüber wird ein Standardbild im Bildverhältnis 4 : 3 in dem D2-MAC-System mit 625 Zeilen und einer Teilbildfrequenz von 50 Hz gebildet. Um nun die Kompatibilität mit dem D2-MAC-System beizubehalten, werden die subabgetasteten Daten der Helligkeits-Signalkomponente jeweils zweier benachbarter Zeilen im 80 ms Modus und 20 ms Modus zeilenversetzt und in eine Zeile gemischt und übertragen. Dies wird als "line shuffling" betrachtet.First, the sub-sampling in the HD-MAC system will be explained with reference to Figs. 1A to 1E. In the HD-MAC system, a wide picture with the aspect ratio 16: 9 on 1250 lines and a field frequency of 50 Hz. This picture signal is sub-sampled so that the frequency band of the transition signal is compressed. According to the result of the block-wise motion detection in blocks of 16 × 16 pixels, the scanning pattern of each block is switched between 3 modes, namely an 80 ms mode (still picture mode), a 40 ms mode (low speed mode) and a 20 ms mode (high speed mode). so that the different sampling points in the original image in each field are scanned with a period of four fields as shown in Figs. 1A to 1E. Figs. 1A to 1C show the scanning of the brightness signal component and Fig. 1D and 1E illustrate the scanning of the color difference signal component, and 1 to 4 in the drawings denote the original sub-image, in which the data are sampled in the corresponding points. In contrast, a standard picture in the aspect ratio 4: 3 is formed in the D2-MAC system with 625 lines and a field frequency of 50 Hz. In order to maintain compatibility with the D2-MAC system, the sub-sampled data of the brightness signal component are staggered in two lines in 80 ms mode and 20 ms mode and mixed and transmitted in one line. This is considered "line shuffling".

Wie das Beispiel des 80 ms Modus in Fig. 2 zeigt, werden im ersten Teilbild des ersten Vollbilds und im ersten Teilbild des zweiten Vollbilds, die Pixeldaten an den ursprünglichen mit ○ markierten Positionen und die Pixeldaten an den ursprünglichen mit × markierten Positionen, die zu der mit markierten Position zwischen den mit ○ markierten Positionen zeilenversetzt worden sind, übertragen. Im zweiten Teilbild des ersten Vollbildes und im zweiten Teilbild des zweiten Vollbildes werden die Pixeldaten der ursprünglichen mit × markierten Positionen, die zu den mit markierten Positionen zeilenversetzt worden sind, übertragen. Im 20 ms Modus werden die in Fig. 2 gezeigten Abtastmuster von Vollbild 1 - Teilbild 1 und von Vollbild 1 - Teilbild 2 sowohl in dem jeweiligen ersten Vollbild als auch in dem jeweiligen zweiten Vollbild verwendet. Dieses Zeilenversetzen führt zur Kompatibilität mit den Übertragungskonstanten des D2-MAC- Systems mit 625 Zeilen. Im HD-MAC-System-Fernsehmpfänger wird das Übertragungssignal decodiert, so daß das Originalbild wiedergewonnen wird. Auf die detaillierte Beschreibung kann jedoch hier verzichtet werden, da sie die Erfindung nicht direkt betrifft. As the example of the 80 ms mode in FIG. 2 shows, in the first field of the first frame and in the first field of the second frame, the pixel data at the original positions marked with ○ and the pixel data at the original positions marked with × become the which have been moved by lines between the positions marked with ○. In the second field of the first frame and in the second field of the second frame, the pixel data of the original positions marked with ×, which have been shifted lines to the positions marked with, are transmitted. . In the 20 ms mode, the scan pattern shown in Figure 2 of frame 1 are - frame 1 and frame 1 - frame 2 also used in each of the respective first frame as in the respective second frame. This line offset leads to compatibility with the transmission constants of the D2-MAC system with 625 lines. In the HD-MAC system television receiver, the transmission signal is decoded so that the original picture is recovered. However, the detailed description can be omitted here since it does not directly relate to the invention.

Falls es einen geraden geneigten Rand im Originalbild, wie mit Hilfe der die Koordinationspunkte 1-m und 13-a verbindenden Linie in Fig. 3A gezeigt wird, gibt, werden die den Rand betreffenden Pixel in den durch ⚫ und ∎ markierten Positionen im HD-MAC-Systemübertragungssignal angeordnet. Wenn dieses Signal mit einem Empfänger des D2-MAC-Systems wiedergegeben wird, wird aus der geraden Randlinie eine Zick-Zack-Linie, wie in Fig. 3B gezeigt. Dies nennt man den Zick-Zack-Effekt. Weiterhin erkennt man speziell im 80 ms Modus durch einen Vergleich von Vollbild 1 mit Vollbild 2 in Fig. 3B, daß die die Randlinie betreffenden Pixel an verschiedenen Positionen jedes Vollbildes erscheinen und eine Verschlechterung der Bildqualität mit einer Vollbildfrequenz von 25 Hz (12,5 Hz Periode) verursacht wird. Es soll hier der Einfachheit halber als "Unordnung" des Randes bezeichnet werden.If there is a straight inclined edge in the original image, as shown by the line connecting the coordination points 1 -m and 13 -a in FIG. 3A, the pixels relating to the edge are shown in the positions marked by ⚫ and ∎ in the HD MAC system transmission signal arranged. When this signal is reproduced with a receiver of the D2-MAC system, the straight edge line becomes a zigzag line as shown in Fig. 3B. This is called the zigzag effect. Furthermore, especially in the 80 ms mode, by comparing frame 1 with frame 2 in FIG. 3B, it can be seen that the pixels relating to the border line appear at different positions of each frame and a deterioration in the picture quality with a frame frequency of 25 Hz (12.5 Hz Period) is caused. For the sake of simplicity, it should be referred to here as "disorder" of the edge.

Um die als Unordnung des Randes bezeichnete Bildverschlechterung zu beheben, benutzt die Erfindung Vollbildspeicher, um die Pixeldaten zu ersetzen.The invention uses the invention to correct the image deterioration referred to as edge disorder Frame memory to replace the pixel data.

Da die Unordnung des Randes in einem im 80 ms Modus verarbeiteten Standbild durch die unterschiedliche Lage der Abtastpositionen in den benachbarten Vollbildern verursacht wird, entsteht die Unordnung des Randes nicht, wenn die Daten in den benachbarten Vollbildern gleich sind. In dieser Erfindung werden deshalb die Daten eines Vollbildes der benachbarten Vollbilder auch bei jedem zweiten Vollbild dargestellt, wie in Fig. 4 abgebildet. Zum Beispiel werden die abgetasteten Daten der Teilbilder n und n+1 nicht nur in den Teilbildern n und n+1, sondern auch in den Teilbildern n+2 und n+3 dargestellt, und die Abtastdaten der Teilbilder n+4 und n+5 werden nicht nur in den Teilbildern n+4 und n+5, sondern auch in den Teilbildern n+6 und n+7 dargestellt. Since the disorder of the edge in a still image processed in the 80 ms mode is caused by the different position of the scanning positions in the adjacent frames, the disorder of the edge does not arise if the data in the adjacent frames are the same. In this invention, therefore, the data of one frame of the adjacent frames is also displayed every other frame, as shown in FIG. 4. For example, the sampled data of fields n and n + 1 are displayed not only in fields n and n + 1, but also in fields n + 2 and n + 3, and the sampling data of fields n + 4 and n + 5 are not only shown in the sub-images n + 4 and n + 5, but also in the sub-images n + 6 and n + 7.

Um das oben benannte Verfahren in einer erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungseinrichtung zu realisieren, wird, wie in Fig. 5 gezeigt, das empfangene Signal des HD-MAC-Systems einem Decodierer 1 des normalen MAC-Systems (D2-MAC) zugeführt, von dem die Helligkeits-Signalkomponente Y und die Farbdifferenz-Signalkomponenten U und V abgeleitet werden. Die Helligkeitssignalkomponente Y wird einem Vollbildspeicher 2 zugeführt. Die Helligkeits-Signalkomponente Y des MAC-Decodierers 1 und das Ausgangssignal des Vollbildspeichers 2 werden dem Bewegungserkennungsschaltkreis 3 wie auch dem Schalterschaltkreis 4 zugeführt, durch den die Helligkeits-Signalkomponente Y des MAC-Decodierers 1 oder das Ausgangssignal des Speichers 2 selektiv entsprechend einem Detektionssignal des Bewegungserkennungsschaltkreises 3 vollbildweise gewonnen wird. Wenn im Vollbild ein Bewegungselement erkannt wird, wird das Ausgangssignal des MAC-Decodierers 1 unverändert ausgegeben. Wenn das Bewegungselement allerdings nicht erkannt wird, betrachtet man das Bild als Standbild, und das Ausgangssignal des MAC-Decodierers 1 wird zuerst durch den Schalterschaltkreis 4 geschickt, und die identischen Daten werden gleichzeitig im Vollbildspeicher 2 während einer Vollbildperiode gespeichert. Danach werden die Daten aus dem Vollbildspeicher 2 ausgelesen und durch den Schalterschaltkreis 4 während der folgenden Vollbildperiode ausgegeben. Allerdings müssen die Daten vom MAC-Decodierer 1 nicht notwendigerweise in dem Vollbildspeicher 2 während dieser Periode gespeichert werden. Danach werden die Helligkeits-Signalkomponente Y vom MAC-Decodierer 1 und das Ausgangssignal des Speichers 2 abwechselnd im Vollbildtakt ausgegeben. Das Bewegungselement kann mittels des MAC-Decodierers 1 aus den in dem Signal (DATV Signal) des HAD-MAC- Systems enthaltenen Blockbewegungsinformationen extrahiert werden. In order to implement the above-mentioned method in an image signal processing device according to the invention, as shown in FIG. 5, the received signal of the HD-MAC system is fed to a decoder 1 of the normal MAC system (D2-MAC), from which the brightness Signal component Y and the color difference signal components U and V are derived. The brightness signal component Y is supplied to a frame memory 2 . The luminance signal component Y of the MAC decoder 1 and the output signal of the frame memory 2 are supplied to the motion detection circuit 3 as well as the switch circuit 4 selectively by the end the brightness signal component Y of the MAC decoder 1 or the output signal of the memory 2 a detection signal of the Motion detection circuit 3 is obtained full frame. If a motion element is recognized in the full image, the output signal of the MAC decoder 1 is output unchanged. However, if the motion element is not recognized, the image is considered a still image, and the output of the MAC decoder 1 is first sent through the switch circuit 4 , and the identical data is simultaneously stored in the frame memory 2 during one frame period. Thereafter, the data is read out from the frame memory 2 and output by the switch circuit 4 during the following frame period. However, the data from the MAC decoder 1 does not necessarily have to be stored in the frame memory 2 during this period. Thereafter, the brightness signal component Y from the MAC decoder 1 and the output signal of the memory 2 are alternately output at the frame clock. The movement element can be extracted by means of the MAC decoder 1 from the block movement information contained in the signal (DATV signal) of the HAD-MAC system.

Das D2-MAC-System und dessen Decodierer sind gut bekannt, und auf eine detaillierte Beschreibung kann deshalb verzichtet werden. Eine erfindungsgemäße Bildsignalverarbeitungseinrichtung kann auch bei einem Aufnahme- und Wiedergabegerät angewandt werden. Obwohl nur die Verarbeitung des Helligkeitssignals beschrieben wurde, ist die Erfindung auch auf das Farbdifferenz-Signal anwendbar. Erfindungsgemäß ist es möglich, selbst wenn das hochauflösende Fernsehsignal eines beispielsweise HD-MAC-Systems von einem Empfänger mit den Standardabtastparametern wie beispielsweise des D2-MAC-Systems empfangen wird, eine ebensogute Bildqualität zu erreichen, wie es der Fall ist, wenn das Standardfernsehsignal von einem Empfänger mit den Standardabtastparametern wie beispielsweise des D2-MAC-Systems empfangen wird.The D2-MAC system and its decoder are well known and detailed The description can therefore be omitted. An inventive Image signal processing device can also with a recording and Playback device can be applied. Although only the processing of the Brightness signal has been described, the invention is also based on the color difference signal applicable. According to the invention, it is possible even if the high resolution TV signal of an example HD-MAC system from a receiver with the Standard scanning parameters such as the D2-MAC system is received, to achieve as good an image quality as it does when that Standard television signal from a receiver with the standard scanning parameters such as for example, the D2-MAC system is received.

Claims

1. An image signal processing device for a standard television signal receiver which receives coded signals which, after field-by-frame sampling of a high-resolution original image, have been compactly transmitted to the standard television system, and having decoding means ( 1 ) for decoding the coded signals to produce a decoded image signal reach and to derive frame data from the decoded image signal, characterized by
a storage device ( 2 ) for storing the frame data of the decoded picture signal from the decoding device ( 1 ),
a switching device ( 4 ) for selectively outputting the stored frame data from the storage device ( 2 ) or the frame data from the decoding device ( 1 ), and
a control device ( 1 ; 2 ) with a movement detection device ( 3 ) for detecting movement information of the image contained in the decoded picture signal and for controlling the switching device ( 4 ) based on the movement information so that the frame data is always output from the decoding device ( 1 ) , when motion is detected, and that the frame data is alternately output from the decoder ( 1 ) and the frame data stored in the memory means ( 2 ), each corresponding to the frame data previously output from the decoder ( 1 ), when motion is not covered.

2. Image signal processing device according to claim 1, characterized in that the movement information from the decoding device ( 1 ) is obtained from the image signal.

That the movement detection device (3) connected to said decoding means (1) motion detecting circuit (3) 3. Image signal processing device according to claim 1, characterized in that and that the motion information from the motion detection circuit can be recovered (3) from the image signal.

4. Image signal processing device according to claim 3, characterized in that the motion detection circuit ( 3 ) is also connected to the memory device ( 2 ).

5. Image signal processing device according to one of the preceding claims, characterized, that the image signal is transmitted as an HD-MAC television image signal.