Патент на изобретение №2160972

(54) АДАПТИВНАЯ СХЕМА ПИКИНГА ВИДЕОСИГНАЛА, АДАПТИВНЫЙ ЛЮМА/ХРОМА СЕПАРАТОР И АДАПТИВНЫЙ ХРОМА СЕПАРАТОР

(57) Реферат:

Горизонтальный и вертикальный пикинговые сигналы выделяются из видеосигнала комбинированием характеристик видеосигнала с различной задержкой. Коррелятор, чувствительный к корреляциям различно задержанных характеристик в видеосигнале, для генерации выходного сигнала, представляющего степени отношения упомянутых вертикальной и горизонтальной корреляций в видеосигнале. Коррелятор выходного сигнала адресует ПЗУ, которое передает регулятору уровня сигнала монтажного перехода контрольный сигнал. Адаптивно генерированный пикинговый сигнал является для регулируемого пикинга компонентой яркости, выделенной из видеосигнала, являющегося сложным сигналом, включающим компоненту цветности. Извлечение компоненты яркости, предпочтительно, делается на адаптивном базисе с использованием генерирования характеристики горизонтальной и вертикальной гребенчатой фильтрации, фактически путем комбинирования характеристик с различной задержкой в видеосигнал, и с использованием регулятора уровня сигнала монтажного перехода, комбинирующего характеристики горизонтальной и вертикальной гребенчатой фильтрации в пропорциях, определяемых выходным сигналом регулятора уровня сигнала монтажного перехода. Достигаемым техническим результатом является уменьшение видимости адаптивных изменений в пикинге на текстурированных поверхностях. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к адаптивной схеме пикинга (высокочастотной коррекции) видеосигнала, которую можно использовать совместно с сепаратором сигналов яркости/цветности для выделения сигнала яркости (или “люма”, или “y”) и сигнала цветности (или “хрома”, или “C”) из сложного видеосигнала, используемого в системе NTSC.

Предшествующий уровень техники.

В патенте США N 4178609, от 11 декабря 1979 г. на имя Р.К.Бьютела под названием “Гребенчатый фильтр с улучшенной характеристикой яркости”, описан адаптивный межсетевой гребенчатый фильтр, используемый для выделения сигналов яркости и цветности из любых других характеристик сложного видеосигнала. Детектор используют совместно с гребенчатым фильтром для обнаружения отсутствия (недостатка) корреляции в последовательности цветовых линий, определяющих режим работы гребенчатого фильтра, изменяющийся с целью уменьшения нескомпенсируемой цветности в выделенной яркости.

В патенте США N 4498099, выданном 5 февраля 1985 г. на имя Д.Х.Причарда под названием “Устройство для покадровой гребенчатой фильтрации сложного телевизионного сигнала”, описан способ уменьшения нежелательных повторных изображений в области подвижных краев. В ходе определения подвижных краев сигнал цветности выделяется пропусканием кадра через гребенчатый фильтр низких частот и комбинируется с сигналом яркости, выделенным гребенчатым фильтром из кадра, посредством чего обеспечивается лучшее выделение сигнала яркости с целью замены выделенного сигнала яркости, полученного непосредственно пропусканием кадра через гребенчатый фильтр.

В патенте США N 4498100, выданном 5 февраля 1985 г. на имя Р.М.Бантинга и А. А.Экампора под названием “Устройство для покадровой гребенчатой фильтрации сложного телевизионного сигнала”, описано уменьшение цветовых искажений вокруг периферии воспроизводимых цветовых изображений. В процессе детектирования подвижных контуров сигнал цветности, выделенный при пропускании кадра через гребенчатый фильтр, складывается с сигналом яркости, выделенным в результате гребенчатого фильтрования кадра, и результирующий сигнал пропускается через полосовой фильтр для обеспечения лучшего выделения сигнала цветности с целью заменить выделенный сигнал цветности, полученный простым гребенчатым фильтрованием кадра.

В патенте США N 4919062, выданном 4 апреля 1989 г. на имя Сунг Донгила и Ким Баун-Джина и озаглавленном “Схема отделения сигнала яркости/цветности адаптивного типа, использующая горизонтальную и вертикальную корреляцию в телевизионном приемнике”, описана адаптивная гребенчатая фильтрация, которая не нуждается в покадровой гребенчатой фильтрации.

В патенте США N 4812062 описан первый полосовой фильтр 25, называемый иногда специалистами как “вертикальный гребенчатый фильтр верхних частот”, второй фильтр 26, называемый “горизонтальный гребенчатый фильтр верхних частот”, третий фильтр 27, называемый “вертикальный гребенчатый фильтр нижних частот”, и четвертый фильтр 28, называемый “горизонтальный гребенчатый фильтр нижних частот”. Гребенчатые фильтры имеют переменную полосу пропускания и полосу задерживания в пределах пространственно-частотного спектра.

В идеальном случае частотный спектр гребенчатого фильтра “верхних частот” состоит из изолированных одиночных частот, повторяющихся в равномерные интервалы времени, и такой частотный спектр не генерируется при выполнении преобразования нижней частоты в верхнюю в частотный спектр “фильтра нижних частот”, состоящий из изолированных одиночных частот, повторяющихся в равномерные интервалы времени, включая нулевую частоту. Частотный спектр гребенчатого фильтр “верхних частот” может быть генерирован с помощью преобразования нижней частоты полосы пропускания в частотный спектр “фильтра нижних частот”; однако выбор частоты несущей производится в промежутке между двумя частотными пиками “фильтра нижних частот”.

Таким образом “гребенчатые фильтры верхних частот” скорее относятся к категории “полосовых гребенчатых фильтров”, чем к “гребенчатым фильтрам верхних частот”.

Последний принцип использован в настоящем изобретении.

В патенте США N 4819062 описано использование низкочастотных и полосовых вертикальных гребенчатых фильтров 25, 27 для выделения сигналов яркости и цветности из NTSC сложного видеосигнала, когда этот сигнал является описанием контура (границы) изображения, которая будет встречена во время горизонтального прохождения через поле образа. В данном патенте описано использование низкочастотного и полосового вертикальных гребенчатых фильтров 26, 28 для выделения сигналов яркости и цветности из NTSC сложного видеосигнала, когда этот сигнал будет встречен во время горизонтального прохождения через поле образа. Выбор способа, для выделения сигналов яркости и цветности из сложного NTSC видеосигнала, зависит от сравнения, сделанного между характеристикой детектора 35 горизонтального сканирования контура и характеристикой детектора 34 вертикального сканирования контура. Детектор 35 горизонтального сканирования контура определяет коррекцию сложного видеосигнала в горизонтальном направлении, а детектор вертикального сканирования контура определяет коррекцию сложного видеосигнала в вертикальном направлении.

В патенте США N 4819062 описано альтернативное использование двух типов фильтров высокочастотной коррекции для контуров. Когда сигнал яркости и цветности выделяются из NTSO сложного видеосигнала с использованием низкочастотного и полосового вертикальных гребенчатых фильтров 26, 28, горизонтальные высокие частоты выделяются из характеристики низкочастотного вертикального гребенчатого фильтра 25 полосовым горизонтальным гребенчатым фильтром 40. Когда сигналы яркости и цветности выделяются из NTSC сложного видеосигнала с использованием низкочастотного и полосового горизонтальных гребенчатых фильтров 25, 27, вертикальные высокие частоты выделяются из сигнала полосового вертикального гребенчатого фильтра 27 низкочастотным горизонтальным гребенчатым фильтром 50.

В заявке на патент США под номером 07/562907, поданной 6 августа 1990 г. на имя Кристофера Х. Струлла, Янга-Ван Ко и Рэймонда А. Шнитцлера под названием “Извлечение носителя свертки и боковой полосы из развернутого видеосигнала” и переуступленной Самсунг Электроникс Ко., Лтд., описано использование плавного переключения или регулировка уровня сигнала монтажного перехода для смешивания сигнала яркости, прошедшего низкочастотный вертикальный гребенчатый фильтр, с сигналом яркости, прошедшим низкочастотный горизонтальный гребенчатый фильтр, на основе сравнения характеристики детектора горизонтального сканирования контура в сигнале яркости, подаваемом для адаптивной фильтрации с характеристикой детектора вертикального сканирования края сигнала яркости, подаваемого для адаптивной фильтрации. Сигнал яркости, подаваемый для низкочастотной вертикальной гребенчатой фильтрации и низкочастотной горизонтальной гребенчатой фильтрации, получают развертыванием спектрально свернутого сигнала яркости, получаемого демодулированием несущей частотномодулированной составляющей яркости сигнала воспроизведения видеомагнитофона.

Согласно терминологии, принятой в заявке на патент США под номером 07/562907, горизонтальное сканирование, встречающее контур между белым и черным, называется “горизонтальным контуром (границей)”. Граница может быть вертикальной линией, но она называется горизонтальным контуром потому, что будет пересечена в процессе горизонтального сканирования. Аналогично, контур, который будет встречен во время вертикального сканирования, называется “вертикальным контуром”. Термин “контур” иногда используется в технике как “скачок”, “переход” или “деталь”. Детектор горизонтального сканирования контура является детектором контура, работающим для детектирования любого “горизонтального контура”, а детектор вертикального сканирования контура является детектором контура, работающим для детектирования любого “вертикального контура”.

Раскрытие изобретения.

Адаптивный люма/хрома сепаратор типа, описанного в патенте США N 4819062, усовершенствован в соответствии с изобретением, с целью использовать регулирование уровня сигнала монтажного перехода вместо селективной технологии – т.е. использовать мягкое переключение вместо жесткого переключения – в формировании выделенного сигнала яркости и выделенного сигнала цветности.

Это улучшение уменьшает видимость адаптивного изменения при пикинге на текстурированных поверхностях.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1 изображает блок-схему люма-хрома сепаратора согласно изобретению.

Фиг. 2 – блок-схему элементов схем регулятора уровня сигнала монтажного перехода и схем их контроля, которые могут быть использованы в люма-хрома сепараторе по фиг. 1.

Фиг. 3 – график функции преобразования, описанной справочной таблицей, записанной в ПЗУ, в схеме контроля из патента США N 4819602 для схем регулятора уровня сигнала монтажного перехода по фиг. 1.

Фиг. 4 – блок-схему, которая в альтернативном воплощении изобретения заменяет ПЗУ в схеме контроля фиг. 1 для схем регулятора уровня сигнала монтажного перехода с большей половиной ПЗУ и некоторой схемой цифровой арифметики.

Фиг. 5 – график функции преобразования, описанной справочной таблицей, записанной в ПЗУ, показанной на фиг. 4.

Фиг. 6 и 7 – блок-схемы, которые могут быть использованы для усовершенствования люма-хрома сепаратора по фиг. 1 в рамках вариантов выполнения изобретения.

Фиг. 8 – блок-схему альтернативного варианта выполнения люма-хрома сепаратора по фиг. 1.

Фиг. 9 – блок-схему еще одного варианта люма-хрома сепаратора по фиг. 1, согласно которому схема регулятора уровня сигнала монтажного перехода включена в цепь адаптивной фильтрации сигнала цветности.

Фиг. 10 – график функции преобразования, описанной справочной таблицей, записанной в ПЗУ, показанной на фиг. 9.

Лучший вариант осуществления изображения.

Сепаратор яркости/цветности (в дальнейшем – люма/хрома сепаратор), показанный на фиг. 1, во многих отношениях повторяет сепаратор, показанный на фиг. 4 патента США N 4819602, но отличается тем, что мультиплексоры MUX2 и MUX3 в средстве селекции данных 60 на фиг. 4 заменены регуляторами уровня сигнала монтажного перехода XFD1 и XFD2 соответственно. Далее, устройство селектора 30 по фиг. 4 патента США N 4819602 заменено на фиг. 1 схемой контроля 130.

Схема контроля 130 подобна конструкции в средстве селектора 30 со следующими исключениями. Компаратор численного значения 36 по патенту США заменен схемой вычитания 136, а на ПЗУ 137 поступает полный разностный выходной сигнал от схемы вычитания 136, ПЗУ (ROM) 137 вырабатывает контрольный сигнал, подаваемый на регуляторы уровня сигнала монтажного перехода (или “мягкие переключатели”) XFD 1 и XFD2. Знаковый бит разностного выходного сигнала вычитателя 136 выделяется для использования в мультиплексоре MUX1 вместо выходного сигнала компаратора численного значения 36, обеспечивая стабильность работы мультиплексора MUX1. Первое средство 34 в режиме абсолютного значения функционирует как детектор вертикального сканирования контура, а второе средство в режиме абсолютного значения 35 функционирует как детектор горизонтального сканирования контура в схеме контроля 130.

Со средства задержки сложного видеосигнала 10 подают на двумерный пространственный фильтр 20 сигналы цифрового фильтра V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, изображающие сканируемый квадратный массив из девяти и более смежных элементов картинки или “пикселей” i, h, g, f, e, d, c, b, a. Один из указанных текущих квадратных массивов может появляться в телевизионном образе в виде верхней строки из левого, правого и среднего пикселей c, b и d, средней строки из левого, правого и среднего пикселей f, e и d и нижняя строка из левого, правого и среднего пикселей i, h и g. Средство 25 для генерирования первой выделенной характеристики цветности C1 включено в двумерный пространственный фильтр 20, это средство 25 в процессе полосной вертикальной гребенчатой фильтрации комбинирует в соответствии с (-1), 2:(-1) сложные видеосигналы V2, V5 и V8 с различной задержкой, описывающие пиксели h, e и b. Средство 26 для генерации второго выделенного сигнала C₂ цветности включено в двумерный пространственный фильтр 20, это средство 26 в процессе полосовой вертикальной гребенчатой фильтрации комбинирует в соотношении (-1)-:2:(-1) сложные видеосигналы V4, V5 и V6, с различной задержкой, описывающие пиксели f, e и d. Средство 27 для генерирования первой выделенной характеристики яркости VI включено в двумерный пространственный фильтр 20, это средство 27 в процедуре низкочастотной вертикальной гребенчатой фильтрации комбинирует в пропорции 1:2:-1 сложные видеосигналы V2, V5 и V8 с различной задержкой, описывающие пиксели h, e и b. Средство 28 для генерирования второго выделенного сигнала V2 яркости включено в двумерный пространственный фильтр 20, это средство 28 в процедуре низкочастотной горизонтальной гребенчатой фильтрации комбинирует в соотношении 1:2:1 по-разному задержанные сложные видеосигналы V4, V5 и V6 описывающие пиксели f, e и d.

На фиг. 2 показаны элементы наглядной конструкции регуляторов уровня сигнала монтажного перехода XFD1 и XFD2 вместе с их соединением с ПЗУ 137 в схеме контроля 130 по фиг. 1. Слово контрольного сигнала регулятора уровня сигнала монтажного перехода, принимаемое по каналу 32 из ПЗУ 137, вычитается из единицы или прибавляется к единице в цифровом вычитателе 66, чтобы выявить дополнение до единицы указанного слова сигнала контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, вместо того, чтобы хранить указанное слово сигнала контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода и в недополненной и в дополненной форме в каждой адресуемой ячейке. Это уменьшает в два раза объем требуемого ПЗУ. Регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD1 включает: первый цифровой умножитель 63 для умножения характеристики фильтра 27, принимаемой по каналу 23, на сигнал контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, принимаемый по каналу 32 с ПЗУ 137, второй цифровой умножитель 64 для умножения сигнала гребенчатого вертикального фильтра 28 нижних частот, принимаемого по каналу 24, на дополненный до единицы сигнал контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, подаваемый с вычитателя 66, и первый цифровой сумматор 76 для сложения сигналов произведений с умножителей 63 и 64. Результирующий суммарный сигнал с сумматора 65 подается на элемент задержки 90 в выходном средстве сигнала яркости 70 по фиг. 1. Регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD 2 включает: третий цифровой умножитель 67 для умножения выходного сигнала фильтра 40 нижних частот, т.е. вертикального пикинга, принимаемого по каналу 41, на сигнал контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, принимаемый по каналу 32 с ПЗУ 137, четвертый цифровой умножитель 68 для умножения выходного сигнала полосового фильтра 50, т.е. горизонтального пикинга, принимаемого по каналу 51, на дополненный до единицы сигнала контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, подаваемый с блока вычитания 66, и второй цифровой сумматор 69 для сложения сигналов произведений с умножителей 67 и 68. Результирующий сигнал с сумматора 69 подается на нелинейную схему 75 в выходном средстве сигнала яркости 70, при этом указанная нелинейная схема 75 подавляет шум в корректирующем сигнале яркости высокой частоты.

На фиг. 3 показана характеристика входа/выхода ПЗУ 137, которая записывает справочную таблицу для контрольного сигнала регулятора уровня сигнала монтажного перехода. Адрес, подаваемый на ПЗУ 137 со схемы вычитания 136, имеющий значение между минимумом или отрицательным значением и максимумом или положительным значением, производит выходной сигнал справочной таблицы, имеющий значение между 0 и 1. Преобразование может быть в соответствии со сглаженной кривой перехода 100, где сигнал контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода имеет половинное значение для адреса ПЗУ 137, который является нулевым значением. Однако взамен может быть использована другая форма, такая как кривая 101 или кривая 102, полученная экспериментально, когда какая-то из них обеспечивает лучшее гашение горизонтальной и вертикальной несущих характеристики.

На фиг. 4 показана схема, которая при определенных условиях может заменить ПЗУ 137, и она использует ПЗУ 1370 с половиной адресуемых ячеек, хранящих слово, как ПЗУ 137. Замена возможна, когда характеристика передачи сигнала контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода против разностного сигнала от схемы вычитания 136 является симметричной по отношению половины значения. Разностный сигнал со схемы вычитания 136 выделяют в первую порцию, состоящую из всех битов, кроме знакового бита; указанные биты подаются на первое устройство, дополняющее селективные биты 1371, и вторую порцию, состоящую из знакового бита. Знаковый бит разностного сигнала со схемы вычитания 136 управляет дополнением селективных бит устройством 1371 и добавляется в качестве несущей к выходному сигналу устройства 1371 в цифровом сумматоре 1372. Элементы 1371 и 1372 комбинируют в функции как схему абсолютного значения разностного сигнала со схемы вычитания 136 в ПЗУ 1370 в качестве входного сигнала адресации.

На фиг. 5 показана справочная таблица, записанная в ПЗУ 1370. Информация, считанная с ПЗУ 1370, подается на второе устройство 1373 дополнения селективных бит. Знаковый бит разностного сигнала со схемы вычитания 136 управляет дополнением селективных бит устройством, дополняющим селективные биты 1373, и суммируется, в качестве несущей, с выходным сигналом устройства 1373 половиной значения в цифровом сумматоре 1374.

Суммарный выходной сигнал с цифрового сумматора 1374 обеспечивает сигнал контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, который представляет характеристику передачи в зависимости от разностного сигнала со схемы вычитания 136, который симметричным по отношению значения половины и, в качестве примера, может соответствовать кривой 100 фиг. 3.

Термин “ПЗУ”, который используется в формуле изобретения, должен иметь достаточно широкое толкование для того, чтобы включить совокупность эквивалентных схем с ограниченной памятью сигнала, связанной с сигналом контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода, так например, эквивалентную схему, описываемую в соответствии с фиг. 3 и 5.

График характеристики передачи на фиг. 5 может быть аппроксимирован функцией x и контрольный сигнал регулятора уровня сигнала монтажного перехода может быть выработан арифметически неоднократным возведением в квадрат, начиная с разностного сигнала со схемы вычитания 136, что предпочтительнее, чем использование справочной таблицы из ПЗУ. Генерация сигнала контроля регулятора уровня сигнала монтажного перехода этим или любым другим цифровым арифметическим способом имеет тенденцию быть медленной, таким образом, во все сигналы, подаваемые на регуляторы уровня сигнала монтажного перехода, компенсирующие задержки XFD1 и XFD2 должны быть введены. Следовательно, используемые справочные таблицы из ПЗУ, использованы в предпочтительном варианте выполнения изобретения.

В патентной заявке США N 07/562907 описаны детекторы вертикального сканирования края, отличные от предусмотренных первым средством получения абсолютного значения 34. В патентной заявке США N 07/562907 также описаны детекторы горизонтального сканирования края, иные чем детекторы, предусмотренные вторым средством получения абсолютного значения 35. Такие детекторы контуров получили развитие в трудах заявителя и его сотрудников для создания нечувствительности к остаткам спектральной свертки яркости во время видеозаписи и для лучшего распознавания против переходов диагонального края, когда гребенчатая фильтрация должна гасить эти остатки яркости. Такие детекторы контуров имеют значения в контексте улучшения адаптивной схемы пикинга видеосигнала и улучшения сепарации люма/хрома, описанной в этом описании, хотя гашение остатков спектральной свертки яркости во время видеозаписи не имеет особого значения. Такие детекторы контуров позволяют за счет двумерной пространственной фильтрации охватывать большую степень корреляции в горизонтальном или вертикальном направлении и, соответственно, лучше распознают некоррелированное шумовое воздействие детектирования контуров.

На фиг. 6 и 7 показаны усовершенствованные детекторы вертикального сканирования контуров YED1 и YED2, которые описаны и заявлены в патентной заявке США N 07/562907, каждый из этих детекторов YED1 и YED2 может заменить простой детектор вертикального сканирования контуров 34 в схеме контроля 130 фиг. 1. На фиг. 6 и 7 также показаны усовершенствованные детекторы горизонтального сканирования контуров HED1 и HED2, которые описаны и заявлены в патентной заявке США N 07/562907; каждый из указанных детекторов HED1 и HED2 может заменить простой детектор вертикального сканирования контуров 34 в схеме контроля 130 фиг. 1. Цифровые сигналы V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9 поданы из точек i, h, g, f, e, d, c, b, a в средстве задержки сложного видеосигнала 10 на фиг. 1.

На фиг. 6 детектор вертикального сканирования контуров YED1 включает цифровую схему вычитания 141 для вычитания V8 и V2, цифровой вычитатель 143 для вычитания V9 и V3, цифровой вычитатель 142 для вычитания V7 и V1, цифровой сумматор 144 для суммирования разностных сигналов V1-V7 и V3-V9, аппаратно смонтированное устройство сдвига двоичного разряда 145 для деления на две суммы [(V1-V7)+(V3-V9)] из сумматора 144 и цифровой сумматор 146 для прибавления результирующего члена [(V1-V7)+(V3-V9)]/2 к разностному сигналу V2-V8, подаваемому со схемы вычитания 141. Детектор вертикального сканирования контуров VED1 дополнительно включает аппаратно смонтированное устройство сдвига двоичного разряда 147 для деления на два суммы [2(V2-V8) + (V1-V7) + (V3-V9)] /2 с сумматора 146 для генерации индикации вертикального сканирования контуров, абсолютное значение указанной разделенной на два суммы, [2(V2-V8) + (V1-V7)+(V3-V9)] /4, подается на схему вычитания 136 в качестве его уменьшаемого входного сигнала.

Согласно фиг. 6 детектор горизонтального сканирования контуров HED1 включает цифровую схему вычитания 151 для вычитания V6 и V4, цифровую схему вычитания 152 для вычитания V3 и V1, цифровой вычитатель 153 для вычитания V9 и V7, цифровой сумматор 154 для суммирования разностных сигналов V1-V3 и V7-V9, аппаратно смонтированное устройство сдвига двоичного разряда 155, для деления на два суммы [(V1-V3)+(V7-V9)] из сумматора 154, и цифровой сумматор 156 для суммирования результирующего члена [(V1-V3)+(V7-V9)]/2 с разностным сигналом V4-V6, подаваемым со схемы вычитания 151. Детектор вертикального сканирования контуров HED1 дополнительно включает аппаратно смонтированное устройство сдвига двоичного разряда 157 для деления на два суммы [2(V6-V4)+(V1-V3)+(V7-V9)] /2 со схемы сложения 156 для генерации индикации вертикального сканирования контуров, причем абсолютное значение указанной, разделенной на два, суммы [2(V6-V4)+(V1-V3)(+(V7-V6)])/4 подается на схему вычитания 136 в качестве его вычитаемого входного сигнала.

Для специалистов в сфере техники цифрового проектирования очевидно, благодаря коммутивной и ассоциативной природе сложения и вычитания, существование ряда прямых конструктивных разновидностей детекторов вертикального сканирования контуров VED1 и детектора горизонтального сканирования контуров HED1, и некоторые из этих разновидностей могут быть особенно выгодны по отношению к элементам, разделенным с фильтрами 25 – 28. Например, уменьшаемый и вычитаемый сигналы могут быть реверсированы, когда подаются в вычитатель 142 и в вычитатель 143, в некой модификации детектора вертикального сканирования контуров VED1, а цифровой вычитатель 146 заменен цифровым сумматором. В альтернативном варианте выполнения детектора вертикального сканирования контуров VED1 элементы 142 и 143 заменены цифровым сумматором для суммирования V1 и V3, цифровым сумматором для суммирования V7 и V9, и цифровым вычитателем для вычитания суммы (V7+V9) из суммы (V1+V3) для получения разностного сигнала (V1+V3)-(V7-V9), который эквивалентен сумме [(V1-V7)+(V3-V9)] с сумматора 144 в детекторе вертикального сканирования контуров VED1 на фиг. 6. Аналогичные модификации могут быть сделаны в детекторе горизонтального сканирования контуров HED1.

На фиг. 7 детектор вертикального сканирования контуров VED1 включает в дополнение к вертикальному фильтру низких частот 27, выдающему характеристику [2V5+(V2+V8)]/4, вертикальный фильтр низких частот 149, выдающий характеристику [2V4+(V1+V7)]/8 и вертикальный фильтр низких частот 1410, выдающий характеристику [2V6+(V3+V9)] /8; эти характеристики линейно комбинируются в соотношении 1:(-1):(-1) в схеме цифрового сумматора/вычитателя 1411. Характеристика [4V5+2(V2-V4-V6+V8)-(V1+V3+V7+V9)]/8 со схемы 1411 подается в аппаратно смонтированное устройство сдвига двоичного разряда 147 для деления на два. Характеристика устройства сдвига двоичного разряда 147 [4V5+2(V2-V4-V6+V8)-(V1+V3+V7+V9)] /16 обеспечивает индикацию вертикального сканирования контуров, абсолютное значение которой определяется схемой 148 абсолютных величин, и подается на схему вычитания 136 в качестве ее вычитаемого входного сигнала.

Согласно фиг. 7 детектор горизонтального сканирования контуров HED2 включает в дополнение к горизонтальному фильтру низких частот 28, выдающему характеристику [2V5+(V4 +V6)] /4, горизонтальный фильтр низких частот 159, выдающий характеристику [2V2+(V1+V3)]/8 и горизонтальный фильтр низких частот 1510, выдающий характеристику [2V8+(V7+V9)]/8, эти характеристики линейно комбинируются в соотношении 1:(-1):(-1) в схеме цифрового сумматора/вычитателя 1511. Характеристика [4V5+2(-V2+V4+V6-V8)-(V1+V3+V7+V9)]/8 со схемы 1511 подается в аппаратно смонтированное устройство сдвига двоичного разряда 157 для деления на два. Характеристика устройства сдвига разряда 157 [4V5+2(-V2+V4+V6-V8)-(V1+V3+V7+V8)] /16 обеспечивает индикацию вертикального сканирования контуров, абсолютное значение этой индикации, определяемое схемой 158 абсолютных величин, подается на схему вычитания 136 в качестве его уменьшенного входного сигнала.

Специалист в области цифрового проектирования легко обнаружит, благодаря коммутивной и ассоциативной природе сложения и вычитания, существование ряда прямых конструктивных вариантов детектора вертикального сканирования контуров YED2 и детектора горизонтального сканирования контуров GED2. В других вариантах схем фиг. 6 и 7 оба аппаратно смонтированных устройства сдвига двоичного разряда 147 и 157 могут быть заменены аппаратно смонтированными устройствами сдвига двоичного разряда после вычитателя 136.

На фиг. 8 показана модификация, которая может быть применена в люма-хрома сепараторе по фиг. 1; указанная модификация заменяет два регулятора уровня сигнала монтажного перехода FED1 и XFD2 на единственный регулятор уровня сигнала монтажного перехода XED3 с целью получения общей экономии одного цифрового умножителя. Характеристика пикинга вертикальной высокочастотной яркости, подаваемая фильтром 40 низких частот по каналу 41, и характеристика пикинга горизонтальной высокочастотной яркости, подаваемая полосовым фильтром 50 по каналу 51, не подается на регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD2 для выбора между двумя ними для применения в нелинейной схеме 75 для подавления шума. Вместо этого характеристики на линиях 41 и 51 подаются на соответственные нелинейные схемы 751 и 752 для подавления шума, чтобы выработать соответственные множимые сигналы для умножителей 801 и 802. Цифровые умножители 801 и 802 принимают тот же самый множимый сигнал, который определяет значение в.ч. корреляции (пикинга) высокочастотной яркости. Два цифровых умножителя 801 и 802 используются для определения значения пикинга высокочастотной яркости в варианте по фиг. 8, что лучше, чем только один цифровой множитель 870, как в люма-хрома сепараторе на фиг. 1, а мультиплексоры 63 и 64, связанные с регулятором уровня сигнала манжетного перехода XFD1, заменены цифровыми умножителями 163 и 164 внутри регулятора уровня сигнала монтажного перехода XFD3. Однако цифровые умножители 67 и 68, связанные с регулятором уровня сигнала монтажного перехода XFD2, могут быть исключены, чтобы обеспечить общую экономию одного цифрового умножителя.

Цифровой сумматор 161 суммирует прошедший шумоподавление усиленный регулируемый сигнал коррекции вертикальной высокочастотной яркости с цифрового умножителя 801 с сигналом задержки элемента компенсирующей задержки 901 для характеристики фильтра 28 на канале 24. Другой цифровой сумматор 162 суммирует прошедший шумоподавление усиленный регулируемый сигнал коррекции вертикальной высокочастотной яркости с цифрового умножителя 802 с сигналом задержки элемента компенсирующей задержки 902 для характеристики фильтра 27 на канале 23. Кроме того, суммарные сигналы с сумматора 161 и 162 подаются на регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD3 для использования в цифровых умножителях 153 и 164 соответственно. Цифровой умножитель 163 умножает суммарный сигнал с сумматора 161 на контрольный сигнал регулятора уровня сигнала монтажного перехода, считанный с ПЗУ 137, а цифровой умножитель 164 умножает суммарный сигнал с сумматора 162 на дополненный до единицы контрольный сигнал регулятора уровня сигнала монтажного перехода, который подается с цифрового вычитателя 66. Регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD3 далее включает цифровой сумматор 165 для суммирования сигналов произведения с цифровых умножителей 163 и 164 для генерирования сигнала коррекции яркости V.

На фиг. 9 показан еще один вариант выполнения, которой может быть легко реализован в люма/хрома сепараторе, как показано на фиг. 1, с вышеприведенными изменениями, когда схема регулятора уровня сигнала монтажного перехода использована для адаптивной фильтрации яркости. На фиг. 9 мультиплексор MUX1 заменен регулятором уровня сигнала монтажного перехода XFD4, который получает контрольный сигнал регулятора уровня сигнала монтажного перехода с ПЗУ 187, на который подают разностный сигнал со схемы вычитания 136.

Аналогичным образом ПЗУ 187, как показано на фиг. 9, может совпадать с ПЗУ 137 на фиг. 1. Согласно фиг. 1 мультиплексор MUX1 выполняет функцию “жесткого коммутатора” в зависимости от знакового разряда разностного сигнала со схемы вычитания 136, рассматриваемого в качестве выходного сигнала цепи 130. Мультиплексор MUX1 в ответ на полученный знаковый разряд, служащий индикатором превышения сигналом S₂ определения горизонтально сканируемого контура сигнала S₁ определения вертикально сканируемого контура, генерирует выделенный хроматический сигнал C в виде единичного отклика на первый выделенный хроматический сигнал C₁ от полосового вертикального гребенчатого фильтра 25, при этом мультиплексор MUX1, также получив сигнал знакового разряда, служащего индикатором превышения сигналом S₁ определения вертикального сканируемого контура сигнала S₂ определения горизонтального сканируемого контура, генерирует выделенный хроматический сигнал C в виде единичного отклика на выделенный второй хроматический сигнал C₂ от полосового горизонтального гребенчатого фильтра 26. Регулятор уровня сигнала монтажного перехода XED4 заменяет функцию “жесткого коммутатора” мультиплексора MUX1 функцией “мягкого коммутирования”, обеспечиваемой при поступлении сигнала с выхода ROM 187, либо ROM 137 цепи 130, как видно из фиг. 1, в ответ на разностный сигнал со схемы вычитания 136, приложенный к ROM 187 в качестве входного адресного сигнала. Регулятор уровня сигнала монтажного перехода XED4 в ответ на выходной сигнал с ROM 187, служащий индикатором превышения сигналом S₂ определения горизонтального сканируемого контура сигнала S₁ определения вертикального сканируемого контура, генерирует хроматический выделенный сигнал C в сигнал-отклик на первый хроматический выделенный сигнал C₁, превышающий второй выделенный хроматический сигнал C₂. Регулятор уровня монтажного перехода XFD4 в ответ на выходной сигнал с ROM 137, регистрирующий превышение сигнала S₁ определения вертикального сканируемого контура над сигналом S₂ определения горизонтального сканируемого контура, генерирует хроматический выделенный сигнал C в сигнал-отклик на второй хроматический выделенный сигнал C₂, превышающий первый хроматический выделенный сигнал C₁.

Так как сигнал цветности C с мультиплексора MUX1 в люма-хрома сепараторе по фиг. 1 последовательно детектируется с целью определения цветовых разностных сигналов и поскольку сигнал с детектора обычно проходит через фильтр низких частот, переходные процессы при коммутации в выделенном сигнале цветности C с меньшей вероятностью генерируют заметные артифакты в телевизионной картинке, чем переходные процессы при коммутации в выделенном сигнале яркости V. Однако применение мягкого переключения или регулирования уровня сигнала монтажного перехода между сигналом цветности C₁, выделенным вертикальной полосовой фильтрацией, и сигналом цветности C₂, выделенным горизонтальной полосовой фильтрацией, вероятно способно окупить стоимость двух цифровых мультиплексоров. Во временной области, шум сигнала цветности C₁, выделенного вертикальной полосовой фильтрацией, является совершенно некоррелированным с шумом сигнала яркости C₂, выделенным горизонтальной полосной фильтрацией, но сама яркость является вполне коррелированной. Таким образом, некоторое улучшение в соотношении сигнал-шум цветности может быть достигнуто в мелкодетализированных областях телевизионного изображения комбинированием сигналов C₁ и C₂ в выходном сигнале цветности C.

На фиг. 10 изображен график функции передачи, которую может отследить справочная таблица в ПЗУ 137. Когда разностный сигнал со схемы вычитания 136 имеет заметное значение, указывающее на вероятность появления перекрестной яркости в выходном сигнале цветности C, считывание с ПЗУ 187 вынуждает регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD4 выбрать для выходного сигнала цветности C тот же самый сигнал из сигналов C₁ и C₂, который должен быть выбран мультимплексором MUX1 в люма-хрома сепараторе по фиг. 4 патента США N 4819602. Когда разностный сигнал с вычитателя 136 имеет отрицательное значение, указывающее на малую вероятность присутствия перекрестной яркости в выходном сигнале цветности C, считывание с ПЗУ 187 вынуждает регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD4 усреднить сигналы C₁ и C₂ для генерации выходного сигнала цветности C в варианте по фиг. 9 люма-хрома сепаратора по фиг. 1. Существует возможность с использованием справочной таблицы, записанной в ПЗУ 137, обеспечить пригодность функции передачи для использования во всех регуляторах уровня сигнала монтажного перехода XFD1, XFD2, XFD3 и XFD4 (или для обоих регуляторов уровня сигнала монтажного перехода XFD3 и XFD4, если люма-хрома сепаратора по фиг. 1 изменен согласно фиг. 8).

Формула изобретения

1. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала для генерирования адаптивно генерируемо сигнала коррекции по видеосигналу, описывающему построчную развертку последовательных полей изображения и показывающему относительное изменение степеней горизонтальной и вертикальной корреляции элемента изображения в процессе сканирования и локальных окружающих элементов изображения, содержащая средства задержки 10, включающие множество элементов задержки, используемых для различной задержки видеосигнала, при этом результирующие сложные видеосигналы с различной задержкой получают сканированием квадратного массива из девяти смежных пикселей внутри сканируемого в данный момент поля изображения, а упомянутый квадратный массив имеет верхнюю, среднюю и нижнюю строки пикселей, расположенные вдоль последовательных линий сканирования сканируемого в данный момент поля изображения, а также левый, средний и правый столбцы пикселей, расположенные перпендикулярно последовательным линиям сканирования сканируемого в данный момент поля изображения, двухмерный гребенчатый пространственный фильтр 20, включающий в себя подключенные параллельно полосовой вертикальный гребенчатый фильтр 25, полосовой горизонтальный гребенчатый фильтр 26, низкочастотный вертикальный гребенчатый фильтр 27, низкочастотный горизонтальный гребенчатый фильтр 28, средство выделения горизонтального сигнала коррекции в зависимости от видеосигналов с различной задержкой, выполненное в виде полосового фильтра 50, средство для выделения вертикального сигнала коррекции в зависимости от видеосигналов с различной задержкой, выполненное в виде фильтра нижних частот 40, детектор 34 вертикального сканирования контура, детектор 35 горизонтального сканирования контура, мультиплексор MUX1, выходную схему (70) сигнала яркости, содержащую последовательно соединенные нелинейную схему подавления шума 75, цифровой умножитель 80, сумматор 100 и элемент задержки 90, причем средства задержки 10 по выходу подключены ко входу двухмерного гребенчатого пространственного фильтра 20, выходы которого подключены ко входу фильтра нижних частот 40 и входу полосового фильтра 50, отличающаяся тем, что содержит схему контроля 130, включающую в себя схему вычитания 136 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 137, средства контроля соотношения между горизонтальным и вертикальным сигналами коррекции, как компонентами адаптивного генерируемого сигнала коррекции, выполненные в виде регуляторов уровня сигнала монтажного перехода XFD1, XFD2, причем схема контроля 130 по входу подключена к средству задержки 10 и к двухмерному гребенчатому пространственному фильтру 20, а по выходу – ко входам регуляторов уровня сигнала монтажного перехода XFD1, XFD2, другие входы которых подключены соответственно к выходам фильтров 27 и 28 и к выходам фильтра нижних частот 40 и полосового фильтра 50, а выходы подключены ко входам выходной схемы (70) сигнала яркости, при этом изменяемое соотношение между горизонтальным и вертикальным сигналами коррекции составляет 1:1.

2. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.1, отличающаяся тем, что нелинейная схема (75) подавления шума, предназначенная для формирования отфильтрованного от шума сигнала, получаемого в ответ на сигнал коррекции яркостного сигнала, снимаемого с регулятора уровня сигнала монтажного перехода (XFD2), выполнена с возможностью аддитивного подмешивания в заданном соотношении с нескорректированным сигналом яркости свободного от шума ответного сигнала к сигналу высокочастотной коррекции яркостного сигнала, а другой регулятор уровня сигнала монтажного перехода (XFD1) выполнен с возможностью получения свободного от шума сигнала в ответ на аддитивно подмешиваемый в заданном соотношении сигнал высокочастотной коррекции яркостного сигнала и управления указанным разностным сигналом для генерирования свободной от шума яркостной составляющей видеосигнала с использованием линейного и конструктивного комбинирования при различных отношениях ответного сигнала с низкочастотного горизонтального цифрового фильтра и с низкочастотного вертикального цифрового фильтра к видеосигналу, при этом указанное изменяемое отношение вертикальной и горизонтальной составляющих адаптивно генерируемого сигнала коррекции составляет 1:1.

3. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.1 или 2, отличающаяся тем, что регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD2 содержит первый умножитель (67) для получения первого сигнала произведения путем перемножения вертикального сигнала коррекции с первым сигналом множителем, второй умножитель (68) для получения второго сигнала произведения путем перемножения горизонтального сигнала коррекции со вторым сигналом множителем, первый блок суммирования (69) для получения сигнала коррекции путем сложения первого и второго сигналов произведения.

4. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.2 или 3, отличающаяся тем, что регулятор уровня сигнала монтажного перехода XFD2 содержит третий умножитель (63) для получения третьего сигнала произведения путем перемножения сигнала на выходе вертикального низкочастотного цифрового фильтра, на вход которого подают видеосигнал, с третьим сигналом множителем, четвертый умножитель (64) для получения четвертого сигнала произведения путем перемножения сигнала на выходе горизонтального низкочастотного цифрового фильтра, на вход которого подают видеосигнал, с четвертым сигналом множителем, второй блок суммирования (65) для получения сигнала коррекции путем сложения третьего и четвертого сигналов произведения.

5. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.1, отличающаяся тем, что детектор 35 горизонтального сканирования контура определяет абсолютное значение разности между видеосигналами с различной задержкой, соответствующими левым и правым пикселям в средней строке квадратного массива из девяти смежных пикселей и выполнен с возможностью генерирования сигнала детектирования горизонтального сканирования контура, детектор 34 вертикального сканирования контура определяет абсолютное значение разности между видеосигналами с различной задержкой, соответствующими верхним и нижним пикселям в упомянутом среднем столбце упомянутого квадратного массива из девяти смежных пикселей, и выполнен с возможностью генерирования сигнала детектирования вертикального сканирования контура, а ПЗУ 137 выполнено с возможностью формирования выходного сигнала средства корреляции в виде дифференциального сигнала-отклика на абсолютные значения сигнала детектирования горизонтального и вертикального сканирования контура.

6. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.1, отличающаяся тем, что каждый из регуляторов XFD1, XFD2 уровня сигнала монтажного перехода выполнен с возможностью объединения горизонтального и вертикального сигналов коррекции в пропорциях, определяемых в соответствии с контрольным сигналом, и, соответственно, генерирования адаптивно генерируемого сигнала коррекции, причем ПЗУ 137 предназначено для хранения справочной таблицы адресуемой входным сигналом с корректирующего средства для генерирования контрольного сигнала.

7. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.6, отличающаяся тем, что пиксели в верхней строке квадратного массива идентифицируют слева направо в виде c, b и a соответственно, при этом пиксели в средней строке квадратного массива идентифицируют слева направо в виде f, e и d, соответственно, а пиксели в нижней строке квадратного массива идентифицируют слева направо в виде i, n и g соответственно, причем детектор 35 горизонтального сканирования контура комбинирует сигналы в точках a, c, d, f, g и i в весовых соотношениях (-1/4):(1/4):(-1/2):(1/2):(-1/4):(1/4) для генерирования сигнала детектирования горизонтального сканирования контура, детектор 34, вертикального сканирования контура, комбинирует сигналы в точках a, b, c, g, h, и i в весовых соотношениях (-1/4):(-1/2):(-1/4):(1/4):(1/2):(1/4) для генерирования сигнала детектирования вертикального сканирования контура и ПЗУ 137 формирует выходной сигнал средства корреляции в виде дифференциального сигнала-отклика на абсолютные значения сигнала детектирования горизонтального и вертикального сканирования контура.

8. Адаптивная схема высокочастотной коррекции видеосигнала по п.5, отличающаяся тем, что пиксели в верхней строке упомянутого квадратного массива идентифицируют слева направо в виде c, b и a, соответственно пиксели в средней строке упомянутого квадратного массива идентифицируют слева направо в виде f, e и g соответственно, пиксели в нижней строке упомянутого квадратного массива идентифицируют слева направо в виде i, h и g соответственно, причем детектор 35 горизонтального сканирования контура, комбинирует сигналы в точках a, b, c, d, e, f, g и i в весовых соотношениях (-1/16):(1/8):(-1/16): (-1/8): (1/4): (1/8): (-1/16):(1/8):(-1/16) для генерирования сигнала детектирования горизонтального сканирования контура, детектор 34 вертикального сканирования контура, комбинирует сигнал в точках a, b, c, d, e, f, g, h, i в весовых соотношениях (-1/16):(-1/8):(-1/16):(1/8):(1/4):(1/8):(-1/16): (-1/8):(-1/16) для генерирования сигнала детектирования вертикального сканирования контура и ПЗУ 137 генерирует выходной сигнал средства корреляции в виде дифференциального сигнала-отклика на абсолютные значения детектирования горизонтального и вертикального сканирования контура.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.12.2009

Извещение опубликовано: 10.11.2010 БИ: 31/2010