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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verarbeitungsgerät
zum Umwandeln einer Abtastzeilenanzahl eines
Fernsehsignals.
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Als Technik zum Umwandeln einer Abtastzeilenanzahl eines
Fernsehsignals ist ein bewegungsadaptiver Typ bekannt,
der zwei Typen von Interpolationssignalen bereitstellt,
nämlich ein Bewegungsbildanpaßinterpolationssignal und
ein Standbildanpaßinterpolationssignal, das/die durch
Intra-Feldinterpolationsverarbeitung bzw.
Inter-Feldinterpolationsverarbeitung erhalten wird/werden, und ein
Abtastzeileninterpolationssignal gemäß der Bewegung des
Bilds schaltend auswählt. Als einschlägiges Dokument
steht beispielsweise die japanische Patentanmeldung
Kokai, Veröffentlichungsnummer 4-3151, zur Verfügung.
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Eine Abtastzeilenanzahlwandlungsschaltung, wie sie in der
japanischen Patentanmeldung Kokai,
Veröffentlichungsnummer 4-3151 beschrieben ist, wird nachfolgend mit Bezug
auf Fig. 1 erläutert. Diese Schaltung enthält eine
Schaltung zum Umwandeln eines Zeilensprungabtastsignals in ein
fortlaufendes Abtastsignal. Diese Schaltung verbindet ein
Interpolationssignal, das mit Hilfe eines Eingangssignals
gebildet ist, und das Eingangssignal selbst zu einem
fortlaufenden Abtastsignal mit der doppelten
Abtastzeilenanzahl des Eingangssignals. Es werden zwei
Interpolationssignalausbildungsstrecken bereitgestellt, eine zum
Bilden eines Bewegungsbildanpaßinterpolationssignals und
die andere zum Bilden eines
Standbildanpaßinterpolationssignals. In der ersten Strecke wird das
Bewegungsbildanpaßinterpolationssignal von jenen Abtastzeilensignalen in
dem gleichen Feld gebildet, und in der letzteren Strecke
wird das Standbildanpaßinterpolationssignal aus jenen
Ab
tastsignalen eines vorhergehenden Felds und/oder eines
folgenden Felds gebildet. Durch ein
Bewegungsdetektionssignal, das durch eine Bewegungsdetektionsschaltung
erzeugt wird, wird in geeigneter Weise entweder das
Standbildanpaßinterpolationssignal oder das
Bewegungsbildanpaßinterpolationssignal gemäß einem Standbildmodus oder
Bewegungsbildmodus des Eingangssignals gewählt.
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In Fig. 1 wird ein Zeilensprungabtastsignal an einen
Eingabeanschluß 312 geschickt. Das Eingangssignal wird an
eine Feldverzögerungsschaltung 314 und einen Subtrahierer
319 geschickt. Das Ausgangssignal der
Feldverzögerungsschaltung 314 wird in eine Feldverzögerungsschaltung 315,
eine Zeilenverzögerungsschaltung 316, die einen einer
horizontalen Periode entsprechenden Verzögerungswert ab-
bzw. ergibt, einen Addierer 317 und eine
Zeitkompressionsschaltung 324 eingegeben. Das Signal zu der
Zeitkompressionsschaltung 324 ist von einem direkten Typ.
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Das Ausgangssignal der Feldverzögerungsschaltung 315 wird
in den Subtrahierer 319 und die Koeffizienteneinheit 322
eingegeben, und das Ausgangssignal der
Koeffizienteneinheit 322 wird in einen Addierer 323 eingegeben. Das
Ausgangssignal der Zeilenverzögerungsschaltung 316 wird in
den Addierer 317 eingegeben. Das Ausgangssignal des
Addierers 317 wird durch eine 1/2-Koeffizienteneinheit 318
und dann eine Koeffizienteneinheit 321 zum Addierer 323
gesandt. Das Ausgangssignal des Addierers 323 ist von
einem Interpolationstyp und wird in eine
Zeitkompressionsschaltung 325 eingegeben, wo es zeitkomprimiert wird. Das
Ausgangssignal der Zeitkompressionsschaltung 325 wird an
einen Kontakt eines Schalters 326 angelegt. Das
Ausgangssignal der Zeitkompressionsschaltung 324 wird an den
anderen Kontakt des Schalters 326 angelegt. Das gewählte
Ausgangssignal des Schalters 326 wird von einem
Ausgangsanschluß 313 abgenommen.
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Das Ausgangssignal des Subtrahierers 319 wird in einen
Bewegungsdetektor 320 eingegeben. Das
Bewegungsdetektionssignal des Bewegungsdetektors 320 bestimmt, ob das
Eingangssignal dem Bewegungsbildmodus oder dem
Standbildmodus entspricht, und liefert ein entsprechendes Signal
an die Steueranschlüsse der Koeffizienteneinheiten 322
und 321.
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Eine Strecke mit der Zeilenverzögerungsschaltung 316, dem
Addierer 317, der 1/2-Koeffizienteneinheit 318 und der
Koeffizienteneinheit 321 wird zur Erzeugung eines
Bewegungsbildanpaßinterpolationssignals und eine Strecke mit
der Feldverzögerungsschaltung 315 und der
Koeffizienteneinheit 322 zum Erzeugen eines
Standbildanpaßinterpolationssignals bereitgestellt. Wenn die Bewegung des Bilds
größer ist werden die Koeffizienten der
Koeffizienteneinheiten 321 und 322 vergrößert bzw. verkleinert, so daß
der Addierer 323 das
Bewegungsbildanpaßinterpolationssignal produziert. Wenn es sich andererseits um ein
Standbild handelt, werden die Koeffizienten der
Koeffizienteneinheiten 321 und 322 verkleinert bzw. vergrößert,
so daß der Addierer 323 ein
Standbildanpaßinterpolationssignal produziert. Sowohl das Direkttypsignal als auch
das Interpolationstypsignal wird zeitkomprimiert, und sie
werden abwechselnd und selektiv durch den Schalter 326 an
den Ausgangsanschluß angelegt. Dadurch tritt ein
fortlaufendes Abtastsignal aus dem Ausgangsanschluß 313 als
Ausgangssignal entsprechend der doppelten Abtastzeilenanzahl
des eingegebenen bzw. Eingangszeilensprungabtastsignals
aus.
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Bei der oben beschriebenen
Abtastzeilenanzahlwandlungsschaltung wird die Abtastzeilenanzahlwandlung durch die
Inter-Feldinterpolationsverarbeitung für den
Standbildmodus durchgeführt, und es ist vorteilhaft, eine in
verti
kaler Richtung verminderte Antwort gänzlich zu vermeiden
und ein Zwischenzeilenflickern des Standbilds zu
beseitigen. Für den Fall, daß die Abtastzeilenanzahlwandlung
durch Inter-Feldinterpolationsverarbeitung durchgeführt
wird, führt das Ausgangssignal zur Entartung eines Bilds,
wenn an dem Bewegungsdetektor ein Bestimmungsfehler
auftritt, obwohl das Eingangssignal im Bewegungsbildmodus
ist. Wenn der Detektionsfehler an dem Bewegungsdetektor
auftritt, wird ein Interpolationssignal von dem
vorhergehenden Feld erzeugt. Wenn in diesem Fall eine Inter-
Feldbildbewegung auftritt, erscheint ein Restbild auf
einem Bild auf dem Bildschirm, was zu einem entarteten Bild
führt. Dieser Fehler ist optisch deutlich wahrnehmbar.
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Beim Bewegungsbildmodus wird
Intra-Feldinterpolationsverarbeitung durchgeführt, aber es wird nur die Information
von 240 Abtastzeilen für das Zeilensprungabtastsignal
verwendet, und aus diesem Grund ist die vertikale
Bildauflösung wegen des Abtasttheorems auf 120 cph (Zyklen
pro Bildhöhe) begrenzt. Wegen der Filtercharakteristik
einer echten Schaltung wird die effektive Auflösung
weiter reduziert.
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Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel kann das
Eingangssignal als 2-Zeilenintervallabtastdaten (240 TVL/PH =
240 TV-Zeilen pro Bildhöhe) betrachtet werden, und für
das Eingangssignal wird eine Abtastzeileninterpolation
mit Hilfe von "0"-Daten durchgeführt, und die Abtastdaten
werden scheinbar zu Einzeilenintervall-Abtastdaten (480
TVL/PH) aufwärts gewandelt, was der Verarbeitung durch
ein mit drei Stufen bzw. Abzweigungen ausgestattetes,
vertikales Tiefpaßfilter entspricht (Koeffizienten: 0,5;
1,0; 0,5). Die Filtercharakteristik der Intra-
Feldinterpolationsverarbeitung entspricht einer
Kosinusquadratcharakteristik mit den vertikalen Ortsfrequenzen
120 cph und 240cph bei -6 db bzw. einem Nullpunkt. Die
obige Filtercharakteristik bedeutet erstens, daß
diejenigen Komponenten nahe 120 cph (240 TVL/PH) gedämpft
werden, weil das Durchgangsband des Filters nicht flach ist,
weshalb die Frequenzcharakteristik einen größeren Einfluß
auf die vertikale Schärfe ausübt, d. h. die Bildqualität
wird durch einen stark verschwommenen Eindruck auffallend
herabgesetzt. Die obige Filtercharakteristik bedeutet
zweitens, daß diejenigen Hochfrequenzkomponenten über 120
cph, die durch das Filter nicht gedämpft werden, als
Übersprech- bzw. Aliasing-Komponenten auftreten, und die
Bildqualität herabgesetzt wird.
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Es sei angenommen, daß, wenn ein Standbild mit
hinreichenden, vertikalen Hochfrequenzkomponenten eingegeben
wird, Bewegungsbildmodusverarbeitung
(Intra-Feldinterpolationsverarbeitung) infolge eines vorhandenen
Betriebsfehlers des Bewegungsdetektors ausgeführt wird. In
diesem Fall wird die Bildqualität durch das Auftreten
größerer Aliasing-Komponenten auf dem Bildschirm markant
herabgesetzt.
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Die Wahl der Inter-Feldinterpolations- oder der Intra-
Feldinterpolationsverarbeitung wird durch das Ergebnis
der Bestimmung des Bewegungsdetektors gesteuert, aber der
Bewegungsdetektor besitzt ein theoretisches Problem. Da
das Eingangssignal aus einem Zeilensprungabtastsignal
besteht, wird zwischen den Feldern eine Offset- bzw.
Versatzabtastung durchgeführt. Üblicherweise werden die
Bewegungskomponenten mit Hilfe einer
Inter-Teilbilddifferenzberechnung detektiert. Der Bewegungsdetektor besteht
aus einem Bandpaßfilter mit einer Kosinuscharakteristik
mit einem Scheitel bei 15 Hz und einem Pegel von "0" bei
0 Hz und 30 Hz im zeitlichen Frequenzbereich.
Ursprünglich muß die Bewegungsdetektion die Detektion einer
zeitlichen Komponente im Bereich von über 0 Hz bis zu 30 Hz
gestatten, aber die 30 Hz-Bewegungskomponente kann
ei
gentlich nicht detektiert werden, da das Eingangssignal
für die Zeilensprungabtastung verwendet wird, und es mit
anderen Worten einige Fälle gibt, bei denen die
Bewegungsdetektion bei einem schnell bewegten Bild nicht
durchgeführt werden kann.
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Bei dem konventionellen Abtastzeilenanzahlwandlungsgerät
wird, wenn, wie oben dargestellt ist, irgendein
Betriebsfehler bei der Bewegungsdetektion für bewegungsangepaßte
Verarbeitung auftritt, die Bildqualität sehr vermindert.
Ferner ergibt sich ein auffallender
Bildqualitätsunterschied zwischen dem Standbildmodus und dem
Bewegungsbildmodus. D. h. auch für den Fall, daß bei der Detektion der
Bewegung kein Betriebsfehler auftritt, ist die
Bildqualität im Bewegungsbildmodus nicht ausreichend. Es ist daher
nicht möglich, den Detektions/Betriebsfehler der
Bewegungsschaltung prinzipiell zu vermeiden. Angesichts
dessen werden mehr Anstrengungen gefordert, um so die
Qualität eines Bildes, d. h. das durch die bewegungsangepaßte
Verarbeitung erhaltene
Abtastzeilenanzahlwandlungsausgangssignal, weiter zu verbessern.
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Das Dokument EP-A-0 266 079 zeigt ein Verfahren zum
Interpolieren fehlender Zeilen eines zeilenabgetasteten
Videosignals. Die fehlenden Zeilen in dem Signal werden
durch Interpolation auf der Basis einer Kombination von
vertikalen Niederfrequenzkomponenten eines momentanen
Felds mit vertikalen Komponenten höherer Frequenz, die
teilweise von den Zeiten des momentanen Felds und
teilweise von den Zeilen zwei angrenzender Felder stammen,
gebildet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines Verarbeitungsgeräts zum Umwandeln
einer Abtastzeilenanzahl eines Fernsehsignals, das eine
verbesserte Bildqualität erzielen kann unabhängig davon,
ob ein Standbild oder ein Bewegungsbild gewonnen werden
muß, wenn die Abtastzeilenanzahl umgewandelt wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Verarbeitungsgerät zum Wandeln
einer Anzahl (von Zeilen) eines Felds eines
Fernsehsignals in eine andere bereitgestellt mit:
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Vertikal-Niederfrequenzkomponente-Extraktionsmitteln zum
Extrahieren von vertikalen Niederfrequenzkomponenten aus
einem Zeilensprungabtastsignal eines vorliegenden Felds,
Vertikal-Hochfrequenzkomponente-Extraktionsmitteln zum
Extrahieren von vertikalen Hochfrequenzkomponenten aus
einem Zeilensprungabtastsignal eines dem vorliegenden
Feld benachbarten Felds, und
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Interpolationssignalerzeugungsmitteln zum Addieren der
vertikalen Hochfrequenzkomponente, die durch die
Vertikal-Hochfrequenzkomponente-Extraktionsmittel extrahiert
ist, zur vertikalen Niederfrequenzkomponente, die durch
die Vertikal-Niederfrequenzkomponente-Extraktionsmittel
extrahiert ist, um ein Interpolationsabtastsignal zu
erhalten,
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wobei das Zeilensprungabtastsignal des vorliegenden Felds
einer Zeitkompression durch erste Zeitkomprimiermittel
und das Interpolationsabtastsignal einer Zeitkompression
durch zweite Zeitkomprimiermittel unterzogen ist, und
ein Ausgang(ssignal) der ersten Zeitkomprimiermittel und
der/das der zweiten Zeitkomprimiermittel abwechselnd
durch Wählermittel gewählt sind, so daß die Zeilen, die
durch das erste zeitkomprimierte Signal dargestellt sind,
mit den Zeilen, die durch das zweite zeitkomprimierte
Signal dargestellt sind, in einem gewonnenen Ausgangssignal
abwechseln.
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Das Hauptmerkmal der obigen Mittel besteht darin, daß ein
Abtastsignal (Interpolationsabtastsignal) als ein einer
Zwischenposition derjenigen Abtastzeilen eines
Zeilensprungabtastsignals entsprechendes Signal geschaffen
wird. Die
Vertikal-Niederfrequenzkomponente-Extraktionsmittel dienen als Interpolationsfilter für ein Signal
eines bestimmten Felds und kreieren eine
Niederfrequenzkomponente-Abtastzeile, die an der Zeilensprungabtastung
abgeschwächt ist. Bei einem Zeilensprungabtastsignal mit
525 Zeilen pro (Teil-)Bild ist jedoch die
Filtercharakteristik in der Größenordnung von -6 db bei 240 TVL/PH und
die vertikale Schärfe ist mit dieser Komponente allein
unzureichend. Aus diesem Gesichtspunkt wird das
Ausgangssignal der
Vertikal-Hochfrequenzkomponente-Extraktionsmittel effektiv genutzt, d. h. die
Vertikal-Hochfrequenzkomponente-Extraktionsmittel extrahieren vertikale
Hochfrequenzkomponenten bei/in einem Feld, das an ein
bestimmtes Feld angrenzt. Diese Hochfrequenzkomponenten
werden zu der Niederfrequenzkomponente-Abtastzeile
addiert, wodurch die vertikale Schärfe korrigiert wird, so
daß es auch bei einem Bewegungsbild möglich ist, eine
hohe Bildqualität zu erzielen.
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Bei einem Standbild ergibt sich, auch wenn jene Inter-
Feldsignale addiert werden, kein Problem. Beim
Bewegungsbild tritt jedoch ein Restbild auf. Daher werden jene
zwischen den Feldern zu addierenden Komponenten nur zu
vertikalen Hochfrequenzkomponenten gemacht. Folglich ist
es möglich, ein natürliches Bild zu erhalten, unabhängig
davon, ob ein Standbild oder ein Bewegungsbild betroffen
ist. Ein konventionelles Gerät hängt stark von der
Genauigkeit ab, mit der die Bewegungsdetektion vollzogen wird,
aber mit dem vorliegenden System muß nicht
notwendigerweise die bewegungsangepaßte Interpolationsverarbeitung
durchgeführt werden.
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Diese Erfindung kann mit der folgenden, detaillierten
Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen
besser verstanden werden, in denen zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer
konventionellen
Abtastzeilenanzahlwandlungsschaltung;
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Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Geräts
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Geräts
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Geräts
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 5 eine schematische Ansicht einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 6A ein vertikales Hochpaßfilter, das im
Gerät der vorliegenden Erfindung eingesetzt
wird;
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Fig. 6B ein vertikales Tiefpaßfilter, das in dem
Gerät der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird;
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Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der
Interpolationsabtastzeilenerzeugungsverarbeitung in den Ausführungsformen der
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Fig. 1 und 2 mit Hilfe jener Filter von
Fig. 6A und 6B;
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Fig. 8A eine schematische Ansicht einer anderen
Form eines vertikalen Hochpaßfilters, das
in dem Gerät der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird;
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Fig. 8B eine schematische Ansicht einer andere
Form eines vertikalen Tiefpaßfilters, das
in dem Gerät der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird;
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Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung der
Interpolationsabtastzeilenerzeugungsverarbeitung in den Ausführungsformen von Fig.
2 und 3 mit Hilfe jener Filter der Fig.
8A und 8B;
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Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Geräts
gemäß einer fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung und
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Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Geräts
gemäß einer sechsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
erläutert.
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Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Ein Zeilensprungabtastsignal wird an einen
Eingangsanschluß 11 und dann an einen Analog/Digital-
(A/D)-Wandler 12 angelegt, wo es in ein digitales
umgewandelt wird. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 12 wird
an eine Feldverzögerungsschaltung 13, eine
Sync-Reproduzierschaltung 15 und ein vertikales Hochpaßfilter (V-HPF)
21a angelegt. Das Ausgangssignal der
Feldverzögerungsschaltung 13 wird an eine Feldverzögerungsschaltung 14,
ein vertikales Tiefpaßfilter (V-LPF) 22 und eine
Zeitkom
pressionsschaltung 16 angelegt. Das Ausgangssignal der
Feldverzögerungsschaltung 14 wird an ein vertikales
Hochpaßfilter (V-HPF) 21b geschickt. Die Ausgangssignale der
vertikalen Hochpaßfilter 21a und 21b werden durch einen
Addierer 24 zusammenaddiert und das Ausgangssignal des
Addierers 24 wird an einen Addierer 23 angelegt. Das
Ausgangssignal des vertikalen Tiefpaßfilters 22 wird an den
Addierer 23 angelegt und das Ausgangssignal des Addierers
23 wird in die Zeitkompressionsschaltung 17 eingegeben.
Zeitkomprimierte Signale der Zeitkompressionsschaltungen
16 und 17 werden an die entsprechenden Eingangsanschlüsse
eines Schalters 18 und, abwechselnd durch den Schalter
gewählt, an den Digital/Analog-(D/A)-Wandler 19 angelegt,
so daß ein fortlaufendes Abtastsignal von einem
Ausgangsanschluß 20 gewonnen wird. Die Sync-Reproduzierschaltung
15 extrahiert ein Synchronisiersignal, das in dem
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 12 enthalten ist, und bildet
die Takte CK, 2CK und ein Schaltzeitsteuersignal für
entsprechende Teile in dem System. Das Schaltsignal zum
Schalten des Schalters 18 besitzt eine doppelt so hohe
Frequenz 2fH wie die horizontale Frequenz fH des
eingegebenen Zeilensprungabtastsignals.
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Eine vertikale Inter-Teilbildhochfrequenzkomponente wird
von dem Addierer 24 erhalten und eine vertikale
Niederfrequenzkomponente wird von dem vertikalen Tiefpaßfilter
22 extrahiert. Die Hochfrequenz- und
Niederfrequenzkomponenten werden zum Addierer 23 geschickt, wobei sie
zusammenaddiert werden, um ein Ausgangssignal als
Abtastzeilensignal zu produzieren. Das Abtastzeilensignal des
Addierers 23 wird als Interpolationsabtastsignal eingesetzt
und eine vertikale Intra-Feldschärfe wird verbessert.
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Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Obwohl sie grundsätzlich anders ist als die erste
Ausführungsform, unterscheidet sich die zweite Ausführungsform
(nur) etwas von der ersten Ausführungsform. Bei der
vorhergehenden Ausführungsform werden die vertikalen
Hochfrequenzkomponenten, die von dem eingangsseitigen Signal
der Feldverzögerungsschaltung 13 und dem ausgangsseitigen
Signal der Feldverzögerungsschaltung 14 extrahiert
werden, zusammenaddiert. Bei der in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsform wird ein eingangsseitiges Signal einer
Feldverzögerungsschaltung 13 und ein ausgangsseitiges Signal
einer Feldverzögerungsschaltung 14 an einen Addierer 25
geliefert. Das Ausgangssignal des Addierers 25 wird an ein
vertikales Hochpaßfilter (V-HPF) 21 gesandt, wo eine
vertikale Hochfrequenzkomponente extrahiert wird. Die
vertikale Hochfrequenzkomponente wird in einen Addierer 23
eingegeben. Der andere Teil der zweiten Ausführungsform
ist im wesentlichen der gleiche wie die erste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die gleichen
Bezugsziffern zur Bezeichnung der Teile und Elemente
verwendet sind, die denen in Fig. 2 entsprechen. Jede
weitere Erläuterung ist der Kürze halber vermieden.
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Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die dritte Ausführungsform entspricht der
Schaltung von Fig. 2, wobei die Feldverzögerungsschaltung
14, das vertikale Hochpaßfilter 21b und der Addierer 24
von Fig. 2 fehlen. Bei der dritten Ausführungsform wird
eine vertikale Hochfrequenzkomponente (vertikale
Hochfrequenzkomponente eines folgenden Felds), die von einem
vertikalen Hochpaßfilter 21b extrahiert ist, direkt in
einen Addierer 23 eingegeben, wo sie zusammen mit einer
vertikalen Niederfrequenzkomponente zusammengefügt wird.
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Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Die vierte Ausführungsform entspricht der zweiten
Ausführungsform, wobei die Feldverzögerungsschaltung 13, das
vertikale Hochpaßfilter 21a und der Addierer 24 fehlen.
Eine vertikale Hochfrequenzkomponente (vertikale
Hochfrequenzkomponente eines vorhergehenden Felds), die von
einem vertikalen Hochpaßfilter 21b extrahiert ist, wird
direkt zu einem Addierer 23 geschickt, wo sie mit einer
vertikalen Niederfrequenzkomponente zusammengefügt bzw.
synthetisiert wird.
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Die Fig. 6A und 6B zeigen eine praktische Schaltungsform
der obigen vertikalen Hochpaßfilter 21a, 21b, 21c bzw.
eine praktische Schaltungsform des vertikalen
Tiefpaßfilters 22.
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Bei dem in Fig. 6A gezeigten vertikalen Hochpaßfilter
wird ein Signal in einen Eingangsanschluß 50 eingegeben
und von dort an eine Zeilenverzögerungseinheit 51a zum
Bereitstellen eines einer horizontalen Periode
entsprechenden Verzögerungswerts und an eine
Koeffizienteneinheit 52a mit einem Koeffizienten von -(1/16) geschickt.
Das Ausgangssignal der Zeilenverzögerungseinheit 51a wird
an eine Zeilenverzögerungseinheit 51b und eine
Koeffizienteneinheit 52b mit einem Koeffizienten von (1/8)
geliefert. Das Ausgangssignal der Zeilenverzögerungseinheit
51b wird an eine Koeffizienteneinheit 52c mit einem
Koeffizienten -(1/16) geliefert. Die Ausgangssignale der
Koeffizienteneinheiten 52a und 52c werden an einen
Addierer 53 angelegt, wo sie zusammenaddiert werden. Das
Ausgangssignal des Addierers 53 wird an einen Addierer 54
geschickt und das Ausgangssignal der Koeffizienteneinheit
52b wird an den Addierer 54 geliefert, wo beide
zusammenaddiert werden. Das Ausgangssignal des Addierers 54
enthält die vertikale Hochfrequenzkomponente, ist zwischen
den Zeilen filterverarbeitet und vom Ausgangsanschluß 55
entnehmbar.
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Fig. 6B zeigt ein vertikales Tiefpaßfilter.
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In dem vertikalen Tiefpaßfilter von Fig. 6B wird ein
Signal an einem Eingangsanschluß 59 zu einer
Zeilenverzögerungseinheit 56 und einer Koeffizienteneinheit 57a mit
einem Koeffizienten (1/2) geschickt. Das Ausgangssignal
der Zeilenverzögerungseinheit 56 wird an eine
Koeffizienteneinheit 57b mit einem Koeffizienten (1/2) geschickt.
Die Ausgangssignale der Koeffizienteneinheiten 57a und
57b werden an einem Addierer 58 zusammenaddiert und als
vertikale Niederfrequenzkomponente von einem
Ausgangsanschluß 60 entnommen.
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Bei den Ausführungsformen von Fig. 2 und 3, die das oben
genannte vertikale Hochpaßfilter und vertikale
Tiefpaßfilter verwenden, wird die
Abtastzeileninterpolationsverarbeitung nach dem Prinzip von Fig. 7 durchgeführt.
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In Fig. 7 stellen die Markierungen "o" Abtastzeilen und
eine Markierung "Δ" eine Abtastzeile, für die eine
Interpolation durchgeführt ist, dar. Eine vertikale
Hochfrequenzkomponente wird mit Hilfe von
Inter-Teilbildabtastzeilen und eine vertikale Niederfrequenzkomponente mit
Hilfe von Intra-Feldabtastzeilen extrahiert. Diese
Komponenten werden wechselseitig zusammengefügt bzw.
synthetisiert. Wie sich aus Fig. 7 ergibt, werden die oberen und
unteren Abtastzeilen an der mit "Δ" markierten
Abtastzeile mit einem Koeffizienten 1/2 für ein n-Feld gewichtet,
jene Abtastzeilen an den vorhergehenden und folgenden
Feldern werden mit einem Koeffizienten 1/8 gewichtet und
jene Abtastzeilen in den schrägen Richtungen an den
vorhergehenden und folgenden Feldern werden mit einem
Koeffizienten -(1/16) gewichtet.
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Die Fig. 8A und 8B zeigen eine andere Form des vertikalen
Hochpaßfilters (21a, 21b, 21c) und des vertikalen
Tiefpaßfilters (22).
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Fig. 8A zeigt das vertikale Hochpaßfilter, das sich
bezüglich der Koeffizienten -(1/8), (1/4) und -(1/8) der
Koeffizienteneinheiten 52a, 52b und 52c von dem Filter
der Fig. 6A unterscheidet. Fig. 8B zeigt das vertikale
Tiefpaßfilter. In diesem Filter wird ein Signal an einem
Eingangsanschluß 59 zu einer Koeffizienteneinheit 57a und
einer Zeilenverzögerungseinheit 56a geschickt. Das
Ausgangssignal der Zeilenverzögerungseinheit 56a wird an
eine Zeilenverzögerungseinheit 56b und eine
Koeffizienteneinheit 57b angelegt. Das Ausgangssignal der
Zeilenverzögerungseinheit 56 wird in eine Zeilenverzögerungseinheit
56c und in eine Koeffizienteneinheit 57c eingegeben. Das
Ausgangssignal der Zeilenverzögerungseinheit 56c wird in
eine Koeffizienteneinheit 57d eingegeben. Die
Koeffizienten dieser Koeffizienteneinheiten 57a, 57b, 57c und 57d
sind 1/12, 5/12, 5/12 bzw. 1/12. Die Ausgangssignale der
Koeffizienteneinheiten 57a und 57b werden an einem
Addierer 58 zusammenaddiert und die Ausgangssignale der
Koeffizienteneinheiten 57b und 57c werden an einem Addierer
61 zusammenaddiert. Die Ausgangssignale der Addierer 58
und 61 werden an einem Addierer 62 zusammenaddiert und
das Ausgangssignal des Addierers 62 wird als vertikale
Niederfrequenzkomponente von einem Ausgangsanschluß 60
ausgegeben.
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Fig. 9 zeigt einen Zustand, bei dem eine
Interpolationsabtastzeile erzeugt wird, wenn das vertikale
Hochpaßfilter und vertikale Tiefpaßfilter von Fig. 8 in den
Ausführungsformen von Fig. 2 und 3 eingesetzt werden. In der
Fig. 9 stellt die Markierung "A" eine
Interpolationsabtastzeile und die Markierungen "o" diejenigen
Abtastzeilen dar, die für die Interpolation verwendet werden. Für
ein n Feld werden jene angrenzenden oberen und unteren
Abtastzeilen mit einem Koeffizienten 5/12 gewichtet, jene
entfernten oberen und unteren Abtastzeilen werden mit
einem Koeffizienten (1/12) gewichtet, jene Abtastzeilen an
den vorhergehenden und folgenden Feldern werden mit einem
Koeffizienten 1/4 gewichtet und jene Abtastzeilen in
einer schrägen Richtung an den vorhergehenden und folgenden
Feldern werden mit einem Koeffizienten -(1/8) gewichtet.
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Im Falle der Fig. 8A und 8B ist die vertikale
Richtungscharakteristik ausgeweitet, was vom Standpunkt der
vertikalen Schärfe bevorzugt wird. Im Falle von Fig. 6 ist
demgegenüber die vertikale Schärfe etwas herabgesetzt,
wobei aber das Restbild geringer ist.
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Wie oben dargestellt ist, kann dieses
Abtastzeilenanzahlumwandlungsgerät eine natürliche Bildqualität erzielen,
unabhängig davon, ob es ein Standbild oder ein
Bewegungsbild ist. Wenn die Qualität eines Bilds gemäß seiner
Bewegung gesteuert bzw. geregelt wird, kann eine noch
höhere Bildqualität erzielt werden.
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Fig. 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Die fünfte Ausführungsform basiert auf der zweiten
Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt ist, wobei ein
Multiplizierer 31 zwischen einem vertikalen Hochpaßfilter 21
und einem Addierer 23 vorgesehen ist. Ein
Bewegungsdetektor 32 detektiert eine Bildbewegung von einem
Ausgangssignal eines A/D-Wandlers 12 und das Vielfache eines
Multiplizierers 25 wird durch ein Bewegungsdetektionssignal
variabel gehalten. Die anderen Teile der fünften
Ausführungsform sind denen der Ausführungsform von Fig. 3
ähnlich. Wenn hier bestimmt wird, daß ein Bild mehr Bewegung
enthält, wird das Ausgangssignal des Bewegungsdetektors
32 kleiner. Daraufhin fällt der Verstärkungsfaktor des
Multiplizierers ab und eine geringere vertikale
Hochfrequenzkomponente wird bei den vorhergehenden und folgenden
Feldern addiert, so daß weniger Restbild erscheint. Wenn
andererseits bestimmt wird, daß es sich um ein Standbild
handelt, wird der Verstärkungsfaktor des Multiplizierers
31 erhöht und mehr Hochfrequenzkomponente wird an den
vorhergehenden und folgenden Feldern addiert, so daß die
vertikale Schärfe verbessert wird. Natürlich ermöglicht
die Filtercharakteristik die Wahl anderer
Charakteristiken. Wenn beispielsweise ein V-HPF 21 von Fig. 10
verwendet wird, so daß als Filterkoeffizienten von Fig. 8A die
Koeffizienten der Koeffizienteneinheiten 52a, 52c "0"
sind und derjenige einer Koeffizienteneinheit 52b "1"
ist, ist es möglich, für das Standbild die beste
Bildqualität zu erhalten.
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Fig. 11 zeigt eine sechste Ausführungsform.
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Die sechste Ausführungsform basiert auf der in Fig. 3
gezeigten zweiten Ausführungsform. Ein Ausgangssignal des
Addierers 23 wird in einen Mulitplizierer 33 eingespeist.
Ein Ausgangssignal des Addierers 25 wird durch eine
Einheit 35 mit dem Koeffizienten 1/2 zu einem Multiplizierer
36 gespeist. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 36,
33 werden durch einen Addierer 34 addiert und der Ausgang
des Addierers 34 ist mit einer Zeitkompressionsschaltung
17 verbunden. Die anderen Eingänge der Multiplizierer 36,
33 sind mit einem Bewegungsdetektor 32 verbunden. Wenn
die Bewegung des Bilds größer ist, ist der
Verstärkungsfaktor des Multiplizierers 33 größer, der
Verstärkungsfaktor des Multiplizierers 36 kleiner, der/was durch den
Bewegungsdetektor 32 gesteuert wird. Das Ausgangssignal
des Addierers 23 ist die Standbildanpassung und das
Ausgangssignal des Addierers 25 oder das Ausgangssignal der
Einheit 35 ist die Bewegungsbildanpassung. Beide von
ih
nen werden durch den Multiplizierer 36, 33 und den
Addierer 34 gewählt oder gemischt, der/was durch den
Bewegungsdetektor 32 gesteuert wird.
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Wenn sich, wie oben dargestellt ist, ein Eingangssignal
für ein Bewegungsbild in dem eine
Interpolationsabtastzeile eines Zeilensprungabtastsignals erzeugenden
Prozeß befindet, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit,
daß die vertikale Niederfrequenzkomponente in diesen
betroffenen Feldern erzeugt wird. Daher gibt es bei jenen
Komponenten, die als Bewegung repräsentierende
Information visuell wichtig sind, fast keinen Verlust. Ferner sind
diese von den vorhergehenden und folgenden Feldern
kommenden Signale auf die vertikalen Hochfrequenzkomponenten
beschränkt und man kann kaum ein Restbild erkennen.
Demgegenüber ist beim Standbild die vertikale Schärfe bei
der Gegenwart nur der vertikalen
Niederfrequenzkomponenten in den betroffenen Feldern herabgesetzt. Die
vertikale Schärfe ist jedoch verbessert, da die vertikalen
Hochfrequenzkomponenten von den vorhergehenden und folgenden
Feldern addiert werden. Folglich ist es mit dem
vorliegenden Gerät möglich, ein natürliches und besseres
Interpolationsabtastsignal und fortlaufende Abtastsignale, die
eine bessere Bildqualität sicherstellen, zu erhalten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genannten
Ausführungsformen beschränkt. Bei der zweiten
Ausführungsform werden beispielsweise, um die vertikalen
Hochfrequenzkomponenten der vorhergehenden und folgenden
Felder bezüglich der vertikalen Niederfrequenzkomponenten zu
erhalten, die Zeilensprungabtastsignale durch die
Feldverzögerungsschaltungen 13 und 14 verzögert und die
vertikalen Hochfrequenzkomponenten von den V-HPFs 21a und
21b extrahiert. Neben diesem Verfahren ist es auch
möglich, zunächst die vertikalen Niederfrequenzkomponenten
und die vertikalen Hochfrequenzkomponenten von dem
Zei
lensprungabtastsignal zu extrahieren und diese
Komponenten zusammenzuaddieren, nachdem ein Zeitabgleich durch
die Feldverzögerungsmittel durchgeführt worden ist. Es
ist beispielsweise möglich, ein Interpolationssignal
durch Verbinden der V-HPFs 21a, 21b und des V-LPF 22
direkt an den Ausgang des A/D-Wandlers 12 in Fig. 2,
Anschließen von Feldverzögerungseinheiten an die Ausgänge
von V-LPF 22, V-HPF 21b und Zusammenaddieren der
Ausgangssignale dieser Feldverzögerungseinheiten und des
Ausgangssignals des V-HPF 22a zu erhalten. Ferner ist es
mit der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform möglich, auf
die Feldverzögerungsschaltung 14 zu verzichten und das
Ausgangssignal des V-HPF 21b um ein Feld zu verzögern.
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Erfindungsgemäß kann, wie oben bereits dargestellt ist,
durch die Wandlung einer Abtastzeilenanzahl eine
verbesserte Bildqualität erzielt werden, unabhängig davon, ob
ein Bewegungsbild oder ein Standbild betroffen ist.