DE2816367A1

DE2816367A1 - System zur verringerung der sichtbarkeit des rauschens in fernsehbildern

Info

Publication number: DE2816367A1
Application number: DE19782816367
Authority: DE
Inventors: Maurice Andre Remy; Pierre Rene Rogel; Jacques Roncin
Original assignee: ROGEL; Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: ROGEL; Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1977-04-14
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2816367C2; GB1603229A; FR2387557B1; US4361853A; FR2387557A1

Description

System zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern, bei dem eine numerische Behandlung der Signale erfolgt.

Es sind Untersuchungen zur Verringerung des Rauschens in Fernsehbildern durch analoge Behandlung der Signale bekannt. Derartige Untersuchungen sind z.B. in der FR-PS 2 169 830 beschrieben. Diese analoge Behandlung der Fernsehsignale gestattet jedoch nicht die Berücksichtigung der räumlichen und zeitlichen Korrelation eines Fernsehbildes in dem Maße und mit den Freiheitsgraden wie eine numerische Behandlung der Signale.

Die numerische Behandlung vollständiger Fernseh-

: bilder wurde in erster Linie aus technischen Übertragungsgründen ' eingeführt, und zwar zur Verringerung der Anforderungen an die Übertragung. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die übertra-■ gungsbandbreite zu verringern. Dieses ist z.B. beschrieben in dem technischen Artikel "Combining intraframe and frame-to-frame j coding for television" von J.O. Limb u. anderen, der in der j

j r

! amerikanischen technischen Zeitschrift "The Bell System Technical j ί Journal" Juli-August 1974 erschienen ist. Diese numerischen Behandlungen der Signale haben jedoch nicht den Zweck, die Sichtbarkeit des Rauschens in den Bildern zu verringern.

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Die Aufgabe, die Sichtbarkeit des Rauschens zu verringern, stellt sich insbesondere bei der Auswertung alter Unterlagen im schlechten Zustand, bei Fernsehreportagen, die unter schlechten Beleuchtungsbedingungen aufgenommen sind, bei schlechten Fernseh-Empfangsbedingungen usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens unter Anwendung einer numerischen Behandlung des Fernsehsignales zu ermöglichen.

Die Erfindung geht aus von einem System zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern durch numerische Behandlung mit einem analog-numerischen Wandler, dessen Ausgang mit dem Eingang eines die Änderungen ermittelnden Detektors verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der numerischen Behandlungsschaltung verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang eines das behandelte Signal liefernden numerischanalogen Wandlers verbunden ist, wobei die numerische Behandlungsschaltung eine Vielzahl von numerischen Filtern für das angelegte numerische Signal aufweist und die Auswahl des Filters, dessen Ausgang mit demjenigen der numerischen Behandlungsschaltung verbunden ist, durch das Ausgangssignal des Detektors gesteuert ist.

Die Erfindung besteht darin, daß eines der Filter eine Rechenschaltung enthält, deren erster Eingang mit dem Eingang der Behändlungsschaltung, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Verzögerungsleitung mit der Verzögerung der Dauer eines vollständigen Bildes und deren Ausgang einerseits mit dem · Ausgang des Filters und andererseits mit dem Eingang der Verzögerungsleitung verbunden ist, wobei die Rechenschaltung eine mit Gewichten versehene Summe aus den an ihre zwei Eingänge angelegten Signale bildet. !

i Die Koeffizienten der Gewichte der an die Eingänge

der Rechenschaltung angelegten Signale sind vorzugsweise beide gleich 1/2 oder 1/4 und 3/4 oder 1 und 0. Im letzten Fall wird also nur das Signal am ersten Eingang ausgewertet.

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ι Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Aus-'

gänge der Filter mit einem Umschalter verbunden, der von dem Detektor gesteuert ist und jeweils nur einen der Ausgänge mit dem ; Ausgang der Behandlungsschaltung verbindet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist anstelle jeweils einer Verzögerungsleitung für jedes Filter insgesamt nur eine einzige Verzögerungsleitung vorgesehen, deren Eingang mit dem Ausgang der numerischen Behandlungsschaltung und deren Ausgang mehrfach mit den zweiten Eingängen der Rechenschaltungen der Filter verbunden ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält der Detektor eine Vergleichsschaltung, deren erster Eingang mit dem Detektoreingang und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspeichers verbunden ist. Dessen Eingang ist mit dem Eingang des Detektors verbunden. Die Vergleichsschaltung enthält weiterhin Rechenmittel zur Erlangung einer Einheit von numerischen Differenzwerten, deren Absolutwerte die Differenzen zwischen einer ersten Einheit von Bildpunkten mit dem anfallenden behandelten Bildpunkt und den benachbarten anfallenden Bildpunkten desselben Halbbildes einerseits und den Werten einer zweiten Einheit von den Bildpunkten mit der ersten Einheit entsprechenden Bildpunkten des vorangehenden Halbbildes andererseits darstellen. Ferner sind Mittel zum Vergleich der einzelnen Differenzwerte mit einem ersten numerischen Bezugswert und ein Zähler zum Zählen der den ersten Bezugswert übersteigenden Differenzwerte vorgesehen. Außerdem ist eine Auswertschaltung vorgesehen, die das Ergebnis des Zählers mit zweiten Bezugswerten vergleicht und entsprechend dem Vergleichsergebnis eine Steuerspannung zur Auswahl der Ausgänge der Filter liefert. '

Bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung enthält der Detektor eine Vergleichsschaltung, deren erster Eingang mit dem Eingang des Detektors und deren zweiter Eingang mit dem ; Ausgang eines Bildspeichers verbunden ist. Dessen Eingang ist mit!

dem Eingang des Detektors verbunden. Die Vergleichsschaltung ent-j

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hält weiterhin Rechenmittel zur Erzeugung einer Gruppe von numerischen Differenzwerten, die die Differenz zwischen den nume- ■ rischen Werten einer ersten Gruppe von Bildpunkten mit dem anfallenden behandelten Bildpunkt und dem benachbarten Bildpunkt derselben Zeile einerseits und den entsprechenden numerischen Werten einer zweiten Gruppe von den Bildpunkten der ersten Gruppe des vorangehenden Bildes entsprechenden Bildpunkten andererseits darstellen. Ferner ist dabei eine mit Gewichten versehene Summe der Differenzwerte gebildet, und es sind Mittel zum Vergleich der von den Rechenmitteln gelieferten Summenwerte mit einem Bezugswert vorgesehen. Die Vergleichsmittel liefern dann ein Steuersignal zur Auswahl eines der Ausgänge der Filter.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen:

•Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein System

zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die jeweiligen Lagen eines anfallenden Bildpunktes, die benachbarten Bildpunkte desselben Halbbildes, die benachbarten Bildpunkte des vorangehenden Halbbildes sowie diejenigen Bildpunkte, die dem anfallenden und den benachbarten Bildpunkten im vorangehenden Bild entsprechen, also zeitlich um zwei Halbbilder (1 Bild) zurückliegen,

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Fig. 3 ein Blockschaltbild eines in dem

System nach Figur 1 verwendeten Speichers,

Fig. 4 den schematischen Aufbau eines ersten

die Änderungen ermittelnden Detektors, wie er in dem System nach Figur 1 anwendbar ist und

Fig. 5 den schematischen Aufbau eines zweiten solchen Detektors, wie er in dem System nach Figur 1 anwendbar ist.

In Fig. 1 enthält das System zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in einem Fernsehbild einen Eingang 1 für analoge Videosignale von einer Fernsehkamera. Die Videosignale speisen einen analog-numerischen Wandler 2, der über die Leitung 3 Zeit- und Steuersignale empfängt. Der Wandler 2 speist einerseits die Behandlungsschaltung 4 und andererseits einen die Änderungen ermittelnden Detektor 5. Dessen Ausgang ist mit dem Steuereingang 6 der Schaltung 4 verbunden. Der Ausgang der Schaltung 4 ist mit dem Eingang des numerisch-analogen Wandlers 7 verbunden. Dieser speist einen Verbraucher für das behandelte Signal, z.B. einen Fernsehempfänger 8.

Die Schaltung 4 enthält drei Behandlungswege für das Videosignal, von denen der erste eine Verzögerungsschaltung 9, der zweite eine Rechenschaltung 10 und der dritte eine Rechenschaltung 11 enthält. Der zweite und dritte Weg enthalten

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gleichermaßen einen gemeinsamen Speicher 12. Der Eingang der Schaltung 9 ist mit dem Ausgang der Schaltung 2 verbunden, während sein Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Tores 13 verbunden ist. Der erste Eingang der Schaltung 10 ist mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbunden, während sein Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Tores 14 verbunden ist. Der erste Eingang der Schaltung 11 ist mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbunden, während sein Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Tores 15 verbunden ist. Die Ausgänge der Tore 13-15 sind jeweils mit drei Eingängen eines ODER-Tores 16 verbunden. Dessen Ausgang ist einerseits mit dem Eingang des Wandlers 7 und andererseits mit dem Eingang des Speichers 12 verbunden, dessen Ausgang parallel mit den zweiten Eingängen der Schaltungen 10 und 11 verbunden ist.

Der Detektor 5 enthält eine Rechen- und Steuerschaltung 17, deren erster Eingang mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbunden ist, sowie einen Speicher 18, dessen Eingang ebenfalls mit dem Ausgang des Wandlers 2 und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Schaltung 17 verbunden ist. Die Schaltung 17 enthält außerdem einen Schwellwert-Steuereingang 19. Die Ausgänge 20, 21, 22 sind über den symbolisch dargestellten Eingang 6 mit den zweiten Eingängen der Tore 13-15 verbunden.

Der Wandler 2 ist eine bekannte Schaltung und dient zur Tastung, d.h. zur probenförmigen Aufteilung des an den Eingang 1 angelegten analogen Signals, z.B. mit einer Tastfrequenz j

I von 3-12 MHz für eine Bandbreite des Videosignals von 6MHz. Es J werden z.B. die entstehenden Signalproben in einem Code der Art j

MIC mit 8 binären Elementen codiert. Dann enthalten alle Verbindungen des Systems zwischen dem Wandler 2 und dem Wandler 7, mit Ausnahme der Verbindung über den Eingang 6, acht Leitungen, um die acht binären Elemente jedes getasteten Signalwertes zu übertragen. Wenn das am Eingang 1 verfügbare Signal bereits nume-

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[ risch ist, kann der Wandler 2 entfallen.

Vor der Beschreibung der Rechenschaltungen 10 und sowie des Speichers 12 werden zunächst anhand der Figur 2 verschiedene Ausführungsformen der im weiteren verwendeten numerischen Behandlungsschaltungen betrachtet. Es sei zunächst angenommen, daß der Speicher 12 in jedem Augenblick Zugriff zu einer bestimmten Zahl von Signalproben hat, die räumlich oder zeitlich : benachbarten Punkten eines gerade anfallenden Punktes entsprechen. In Figur 2 sind für ein laufendes anfallendes Halbbild mit dem anfallenden Bildpunkt E8 die neun Bildpunkte E1, E2, E3, E7, E8, E9, E13, E14, E15 dargestellt. Für das dem anfallenden Halbbild vorangehende Halbbild sind die sechs Punkte SM¹4, SM¹5, SM¹6, SM¹10, SM¹11, SM¹12 und für das vorangehende vollständige Bild ' (2 Halbbilder vorher) die Punkte SM1, SM2, SM3, SM7, SM8, SM9, ; SM13, SM14 und SM15 ebenso wie der gerade behandelte Bildpunkt E8.

ί ■ Die Punkte E7 und E9 sind die dem Bildpunkt E8 un-

: mittelbar benachbarten Bildpunkte derselben Zeile. Die Bildpunkte

E1-E3 sind diejenigen der angrenzenden oberen Zeile desselben

j Halbbildes unmittelbar über den Bildpunkten E7-E9. Die Bildpunkte

ί E13-E15 liegen in der angrenzenden Zeile unterhalb der Bildpunkte E7-E9. Die Bildpunkte SM'4-SM'6 liegen in der oberhalb benachbarten Zeile des vorangehenden Halbbildes, während die Bildpunkte SM¹10-SM¹12 in der unterhalb liegenden benachbarten Zeile liegen.. Die Bildpunkte SM1, SM2 usw. gehören entsprechend zu dem Bild, das demjenigen mit den Bildpunkten E1, E2 usw. vorangeht. Es ist dabei vorausgesetzt, daß jeweils ein vollständiges Bild nach dem Prinzip des Zeilensprungs aus zwei Halbbildern mit räumlich ineinander geschachtelten Zeilen besteht.

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■ Wenn man voraussetzt, daß die in Fig. 2 dargestellten

Bildpunkte verfügbar sind, kann man für die Kombination der Werte

·

; dieser Bildpunkte, also der den Bildpunkten zugeordneten Signale, ₍ drei Typen für die Behandlung,d.h. z.B. die Zusammenfügung vor-

; sehen. Das ist zunächst eine räumliche Behandlung, die nur einen Eingriff in die Bildpunkte E1-E15 desselben Bildes ermöglicht, außerdem eine zeitliche Behandlung, die einen Eingriff auf den : jeweils anfallenden Bildpunkt E8 und den entsprechenden Bildpunkt SM8 des vorangehenden Bildes ermöglicht, sowie eine kombinierte räumliche und zeitliche Behandlung, die einen Eingriff auf die Gesamtheit der Bildpunkte der Fig. 2 ermöglicht. Die räumliche Behandlung, d.h. Zusammenfügung von Bildpunkten enthält zwei wesentliche Möglichkeiten, nämlich die räumliche Vereinigung in Horizontalrichtung durch Anwendung auf die Punkte E7, E8 und ■ E9 und die räumliche Behandlung in Vertikalrichtung durch Behandlung der Punkte E2, E8 und E14. Eine weitergehende Zusammenfassung der Bildpunkte in Horizontalrichtung kann sich über eine j wesentlich größere Zahl von Bildpunkten zu beiden Seiten des jej weils anfallenden Bildpunktes E8 erstrecken. Es sei noch bemerkt, daß es bei einer zeitlichen Zusammenfassung notwendig ist, daß die anfallenden Bildpunkte räumlich zusammenfallen, d.h. daß die Tastung oder Probenentnahme von einem Bild zum nächsten Bild ' ! gleich ist, also von Bild zu Bild zeitlich aufeinanderfolgende, aber räumlich gleiche Stellen des Bildes zugeordnete Signale j vereinigt werden. j

Die zeitliche Vereinigung kann relativ einfach erfolgen, da der Wert des Punktes SM8 derjenige des direkt von der Signalquelle empfangenen vorangehenden Bildes ist, oder anders ausgedrückt, da dieser Wert derjenige ist, der sich aus dem entsprechenden vorangehenden Bild ergibt. Eine Kombination der Bildpunkte E8 und SM8 erfolgt also selbsttätig, wenn das ankommende

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- - i

'·. Signal und das -um ein ganzes Bild verzögerte Signal vereinigt ' werden»

:" Praktische Versuche haben gezeigt _T daß die reine

; räumliche Vereinigung die Sichtbarkeit des Rauschens nicht wesentlich verringert und außerdem den ausnutzbaren Informationsj grad des Bildes verringert» Das bedeutet, daß die räumliche ί Vereinigung keinen, wenn nicht sogar einen negativen Nutzwert hat. Andererseits bringt die zeitliche Vereinigung und insbesondere eine iterative zeitliche Vereinigung eine beträchtliche Verringerung des Rauschens in stehenden Bildern. Andererseits j bewirkt die zeitliche Vereinigung stark sichtbare Nachzieheffekte

-

also Verschleppungen bei bextfegten Bildern»

! Aus diesem Grunde xtfird nun eine zeitliche Vereinigung

der festen,? also unveränderten Punkte jedes Bildes durchgeführt» Dabei wird ein Detektor verwendet, der die Änderungen im Bild ermittelt» Dieser Detektor dient dazu, bei ermittelten Veränderungen im Bild die zeitliche Vereinigung zu verringern oder im Bedarfsfall sogar vollständig zu unterdrücken. Die zeitliche Vereinigung von Bildpunkten wird also selbsttätig davon abhängig ; gemacht, wieweit Veränderungen von Bild zu Bild vorliegen. [

Vor der Beschreibung des die Änderungen ermittelnden Detektors 5 wird zunächst anhand der Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Bildspeichers beschrieben, der an verschiedenen Ausgängen die Werte der-in Fig. 2 dargestellten Bildpunkte liefern kann. Ein solcher Speicher ist an sich bekannt und wird nur zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Systems beschrieben. Der Speicher enthält einen Signaleingang 23. Dieser speist einen ersten Signalweg mit zwei Verzögerungsleitungen RL1 und RL2,

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η ο ι έ,<9 I

sinen weiten Sic-^lreg läit zwei Verzögerungsleitungen Ri und R2 SGTi5 .-.i:i£7„ drittsn Signaiweg mit einem Speicher HT1. Der Spsiolver enthält außerdem einen Ausgang Ξ1 „ Der Verbindungspunlct dsr 7'£-i*2O"S2.*üziiv~c-.situivr5ri SL1 und RL2 speist einen Signalweg aus Ξχ-.'ei ~."-ür"^c~3ru:~:^?lertur_rjen R3 und Ri sowie den Ausgang S3. Der Au3g£;:g der Leitung 7.L2 speist einen Signalwecr aus zwei Verccc"e::"..^r:^ä3i-5itunj2;:: A3 und SS sowie einen Ausqsng Ξ3. Der 7^rbin-:u::r ?pu;-::t d?r Leitungen RI und R2 speist den Ausgang El 4 und das ;-;i;:'-.3 3nds ds" Verzögerungsleitung R2 dan Ausgang Ξ13=, Der "^?3rAi:.::ung3pnnIeu der Leitungen R2 und R4 speist den Ausgang E8 und der freie Ausga;:^ der leitung R4 den Ausgang ET= Der Verbindungs— i*>u~-'*' ~">~ '~~Ί:^ ^if''"-^i*"~""■ ~'^: -" "^-"■,· """!".ο τ?κ s^o^ist d^f3^*i. i^iiS'^^^i^ 122 unc£ der frtiä Auscjang es;.* Leitung R5 den Ausgang Ξ1 ^

Der .·■-. ^sg£riCj des Speichers RTI speist einen ersten

Sign^lvvsg aus si:~-=r "ersögerungaleitung RL3_; einen zweiten Signal·= ;73'γ; c.v.i. Si-J-Bi i^r^Scsrüi-Cfslaitungen R7 und RS und einen dritten Signaiweg eus einer Verzögerungsleitung RT2 und einen Ausgang SI-2^:1T;.- 3er Ausgang dsr Leitung RL3 speist einen Signalweg aus 2w:si Versc-gsrur.rs-liitur.gen R9 und RIO und den Ausgang SM⁷S₀ Der Vsrbindungspunht der Leitungen R7 und R8 speist den Ausgang 315° Vi und der freie Ausgang der Leitung R8 den Ausgang SM⁵IOo Der 7erbindungapiin::t der Leitungen R9 und RIO speist den Ausgang SM'5 und der fr3ie Ausgang dsr Leitung R1O den Ausgang SM°4„ Der' Ausgang der Leitung Γ:ΐ2 speist einen ersten Signalweg aus zwei Verse.rsrunasleitunqer PL4 und RLSj. einen sweiten Weg aus den zwei j

t Verscgeriingslsitunc;sn RiI und Ri 2 sowie den Ausgang SMI5= Der Ver-f bindungspunht der Leitungen RL4 und RL5 speist einen ersten Weg ; mit cviei Verzögsr-irigsl-situngen R13 und R1 <i sov;ie den Ausgang SM9 ο ; Der freie Ausgang der Leitung RL5 speist einen Signalweg ans j

"ι swei Versögerangsleitungen R15 und Riß sowie den Ausgang SM3= |.

Der Verbindungspunlst der Leitungen R11 und R12 speist den Ausgang |

j . j

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SM14 und der freie Ausgang der Leitung R12 den Ausgang SM13. Der Verbindungspunkt der Leitungen R13 und R14 speist den Ausgang SM8 und der freie Ausgang der Leitung R14 den Ausgang SM7. Der Verbindungspunkt der Leitungen R15 und R16 speist den Ausgang und der freie Ausgang der Leitung R16 den Ausgang SM1.

Es ist ersichtlich, daß in Figur 3 die Ausgänge

E1, E2, ... SM15 die gleichen Bezugsziffern tragen wie die Bildpunkte E1-SM15 in Fig. 2, da die Ausgänge die Signale dieser Bildpunkte liefern. Die Verzögerungsleitungen RT1 und RT2 verzögern die jeweils zugeführten Signale um die Dauer eines Halbbildes, d.h. in einem Fernsehsystem mit 625 Zeilen um 20ms. Die Leitungen RL1-RL15 verzögern die angelegten Signale um die Dauer einer Zeile, das ist in demselben Fernsehsystem eine Verzögerung von 64μ3. Die Verzögerungsleitungen R1-R16 verzögern die angelegten Signale um einen Betrag, der von der für die Numerisierung verwendeten Frequenz abhängig ist, d.h. von der Zahl der Punkte pro Zeile. Das ist in dem genannten Beispiel eine Verzögerung von 83,3 ns, entsprechend einer Tastfrequenz von 12 MHz mit 624 Punkten für jede aktive Zeile. Die Verzögerungsleitungen können nach der MOS-Technologie hergestellt sein.

Der praktische Aufbau der durch die Verzögerungsleitungen gebildeten Speicher kann durch Anwendung der für die jeweiligen Signale geeigneten Behandlungsmittel vereinfacht werden. Wie oben beschrieben, besteht die für feststehende Bilder wirkungsvollste Behandlung der Signale in einer iterativen zeitlichen Vereinigung. Dabei besteht die einfachste Ausführung darin, daß der anfallende Bildpunkt E8 und die Punkte SM8 oder RSM8 vereinigt werden. Der Punkt RSM8 ist dabei der jeweils entsprechende vorangehende Bildpunkt, nachdem das Signal über eine Reihenschaltung von zwei Bildspeichern wie z.B. RT1 und RT2 geführt ist.

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ι In Fig. 1 enthält der Speicher 12 ebenfalls zwei

Speicher für Halbbilddauer in Reihenschaltung, um das behandelte

und an den Ausgang des ODER-Tores 16 gelieferte Signal zu verzögern. Die Rechenschaltung 10 bewirkt den Addiervorgang nach ' folgender Formel:

! b = (E8 + RSM8) χ 1/2

Dabei ist E8 der Wert des aus dem Wandler 2 anfallenden Punktes, RSM8 der Wert des Punktes vom Speicher 12 und b der Wert des'Signales von der Rechenschaltung 10.

Die Rechenschaltung 11 bewirkt einen Addiervorgang nach der Formel:

; c = (E8 + 3 χ RSM8) x 1/4,

! '_f

wobei c der Wert des Signales von der Rechenschaltung 11 ist.

Die Verzögerungsschaltung 9 dient dazu, die in den Schaltungen 10 und 11 wirksamen Verzögerungen zu kompensieren, derart, daß die Signale a am Tor 13 gleichzeitig mit den Signalen b und c an den Toren 14 und 15 erscheinen. Der Detektor 5 ist in der Lage, eines der Tore 13-15 auszuwählen und durchlässig'zu schalten, derart, daß das Tor 16 das in erwünschter Weise behandelte Signal liefert, und zwar einerseits an den Wandler 7 und den Fernsehempfänger 8 und andererseits an den Eingang des Speichers 12, damit es zur Behandlung des nächstfolgenden Bildes beitragen kann.

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ι "".;._■■ ϊχη folgenden wird die .Wirkungsweise des Detektors ■■[ 5 beschrieben, und zwar zunächst in Verbindung mit einem ersten Äusführüngsbeispiel der in Fig= 4 dargestellten Schaltung 17«

".-■"■ Bie Schaltung nach Pig» 4 enthält einen mit dem Aus- ! gang des Wandlers 2 verbundenen Eingang» der einen Weg aus zwei !.in Reihe geschalteten Leitungen RL6 und RL7 und den ersten. Eingang einer numerischen Subtrahierstufe S1 speist» Der Ver- ! bindungspunkt der Leitungen RL6 und RL? ist mit dem ersten ■ ,Eingang-"einer-numerischen" Subtrahierstufe S2 verbunden» Der freie Ausgang der Leitung RL7 ist mit dem ersten Eingang einer numerischen Subtrahierstufe S3 verbunden= Die Schaltung enthält außerdem einen Eingang,; der mit dem Ausgang des Speichers 18 verbunden ist und einen Signalweg mit der Reihenschaltung von zwei ^:. Leitungen RL8 und RL9 sowie den zweiten Eingang der Stufe S1 I speist= Der Verbindungspunkt der Leitungen RL8 und RL9 ist mit

dem zweiten Eingang der Stufe S2 und der freie Ausgang der Lei- ! ! .-"■■-"" ■ '

tung RL9 mit dem zweiten Eingang der Stufe S3 verbunden. Die j

I" Leitungen RL6-RL9 sind ähnlich den Verzögerungsleitungen RL1- (

{ RL5 in Figur 3o_: Die Schaltungen S1-S3 sind bekannte logische |

Subtrahierschaltungen= Es ist ersichtlich, daß die den beiden [

Eingängen der Schaltung in Fig» 5 zugeführten Signale die Sig- j

nale von in senkrechter Richtung benachbarten Bildpunkten eines I anfallenden und des vorangehenden Bildes sind«

Der Ausgang der Stufe S1- ist mit dem Eingang einer bekannten logischen Schaltung ÄV1 verbunden, die nur den Absolutwert der von der Stufe SI gelieferten algebraischen Differenz liefert. Der Ausgang der Schaltung AV1 ist mit dem ersten Eingang einer logischen Vergleichsschaltung C1 verbunden. Deren zweiter Eingang ist mit dem Schwellwert-Eingang 19 verbunden. Die Schaltung Ct liefert ein binäres Element 1, wenn der an

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di'i S:;hr.l-un_; :.V" angelegte iJsrt oberhalb des an den Eingang 19 anc;^la^.:;n ich'"siliertes ist, und ein binäres Element G ira ent-JG-"i;.',"ri'i'-Stii; Tr.ll = Der logische Ausgang der Schaltung C1 ist ei::^:. ?.-.. .:= ir.it der. iritten Eincang einer Äddierstufe ÄDD1 und £" Ii-*:-::..■ _"it~ _v.lt de™ Eingang ei::.er Verzögerungsleitung ΕΊ7 vs"':':::l;..;= ~3r Av'^ang dar Leitung RI7 ist einerseits nit dem z^r-: ι-./:.'■:: rring.;.:: dir Schaltung ADD" und andererseits mit C- " "..":"" Vi".::-...ig ei:~Br ".srzo-gerunffs leitung RIS verbunden,, deren Aui: :■".:::· ..it de::, erster Eingang der Schaltung ADDI verbunden ist»

Dar "-U3gang der Stufe S2 ist mit des Eingancj einer Srh^l.;".;:."..;; AVl" verbunden, die mit der Schaltung AVI identisch let. Auf die .r-r":T:ltung AV2 folg-; eine Schaltung C2 _r die iciar.t-sch rnit ^a^ Schaltung Gi ist, Darauf folgen zwei Versogeru:ivrsleicun-j3r-J:'· 2- und R2G_? die wie die Leitungen R17 und E18 aucgssildet sin:'. Dar Ausgang der Leitung R20 ist mit dem ■"/isrcen ZSrng-"";-' der Stufe ADD": verbunden_y der Ausgang der Leitung IVtS z:.L'z. deic flriften Eingang und der Ausgang der Schaltung C2 Kit ie~ sechster: Eingang der Stufe ADDI „ EbensG folgt auf die Schaltung 33 eine Schaltung AV3„ die identisch ist mit der Schaltung AVK Darauf folgt eine Schaltung CS„ die identisch ist Hit der Schaltung CI _s und darauf zwei Verzögerungsleitungen E2't und r_22o Der Ausgang der Leitung R22 ist mit dem siebten Eingang der S'iufe ABDI „ der Ausgang der Leitung R21 mit dem acliten. Eingaiig und der Ausgang der Schaltung C3 mit dem neunten Eingang der Stuf3 ADDI verbunden=

Der Ausgang der Addierstufe ADD1 ist mit dem Eingang einer Vergleichsschaltung L1 verbunden„ die swei Schwellwert-Eingänge 1-2 und Έ aufweist. Der Ausgang der Schaltung Ll besteht aus den drei Steuerausgängen 2O₁, 21 und 22 _a die bereits in Fig. dargestellt sind. Von diesen Ausgängen ist jeweils nur einer

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aktiv und steuert eines der drei UND-Tore 13-15 in Figur 1 durchlässig. Die Leitung 20 ist einerseits mit dem Eingang einer¹ Verzögerungsleitung R23 und andererseits mit dem Eingang einer VerzögerungsSchaltung aus der Reihenschaltung von zwei Verzögerungsleitungen RT3 und RT4 verbunden. Ein Kontakt eines Umschalters 25 ermöglicht, wahlweise den Ausgang der Leitung R23 oder den Ausgang der Leitung RT4 mit dem Eingang 26 der Schaltung L1 zu verbinden.

Die Leitungen R17-R23 haben eine Verzögerungszeit von der Dauer eines Bildpunktes innerhalb derselben Zeile, so wie die Leitung R1. Die Leitungen RT3 und RT4 haben eine Verzögerungszeit von der Dauer eines Halbbildes wie die Leitung RT1.

Wie bereits oben erläutert, behandeln die Schaltungen S1-S3 Punkte, die auf derselben vertikalen Linie des jeweils anfallenden Bildes und des vorangehenden Bildes liegen, um drei Differenzwerte in der Vertikalrichtung zu bilden. Die Leitungen R17-R22, die in ähnlicher Weise wie die Leitungen R1 bis R6 ausgebildet sind, ermöglichen es, an die entsprechenden Eingänge der Stufe ADD1 die den Schwellwert überschreitenden Signale anzulegen, die den anfallenden Bildpunkt E8, dessen Information ^: über die Leitung R19 geliefert wird, sowie die diesen Bildpunkt ■ umqebenden acht Bildpunkte gemäß Figur 2 betreffen. Die Stufe Add1 kann somit rechnerisch ermitteln, wie viele Bildpunkte ; unter den neun betrachteten Bildpunkten eine Signalamplitude haben, die von den entsprechenden Bildpunkten des vorangehenden Bildes um einen einen Schwellwert übersteigenden Wert abweichen. Die Schaltung L1 ist eine logische Schaltung, die eine der Leitungen 20-22 gemäß der folgenden Wahrheitstabelle aktiv steuert:

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\ Y	X \	x<M	M	< X <	ί ^Ν	x>	N
y =	O	22		21		20
y =	1	21		20		20

In dieser Tabelle bedeutet χ die Anzahl der Bildpunkte, die einen den absoluten Schwellwert am Eingang 19 übersteigenden Wert haben. Der Wert χ wird von der Stufe ADD1 geliefert. Der Wert y stellt eine Information über die Entscheidung für einen vorangehenden Bildpunkt dar. M und N stellen die Schwellwerte für den Vergleich dar.

In der Praxis ist der vorangehende Bildpunkt, aus dem man die Entscheidungsinformation y ableitet, in Bezug auf den gerade anfallenden Bildpunkt E8 entweder der unmittelbar vorangehende Bildpunkt derselben Zeile, d.i. der Bildpunkt E7, wenn der Umschalter 25 den Ausgang der Leitung 23 mit dem Eingang 26 der Schaltung L1 verbindet. Es kann auch der entsprechende Bildpunkt des vorangehenden Bildes sein, das ist der Bildpunkt SM8, wenn der Umschalter 25 den Ausgang der Leitung RT4 mit dem Eingang 26 verbindet, y hat den Wert 0, wenn, bezogen auf den vorangehenden Bildpunkt E7 oder SM8 nur wenig Änderungen in der Gruppe der neun umgebenden Bildpunkte sind. Dann ist die Leitung 22 aktiviert, y hat den Wert 1 im entgegengesetzten Fall, d.h.

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wenn die Leitung 20 aktiviert ist.

Wenn der betrachtete vorangehende Bildpunkt der Punkt E7 ist, so spricht man von einer Berücksichtigung einer räumlichen Hysteresis. Wenn man den Bildpunkt SM8 betrachtet, spricht man von einer zeitlichen Hysteresis von einem Bild zum anderen.

In der Praxis kann man die Schwellwerte an dem Eingang 19 verändern, den von M und den von N, und zwar nach subjektiven Gesichtspunkten, um ein Bild oder vielmehr eine Folge von Bildern zu erhalten, die subjektiv am besten erscheint. Versuche haben gezeigt, daß die Werte von M und N einmal fest eingestellt werden können. Dennoch ist es vorteilhaft, daß man wahlweise die Schwellwerte an dem Eingang 19 verändert. Diese Werte sind dann durch eine Bedienungsperson, z.B. einen Regisseur oder Bildtechniker , nach subjektiven Gesichtspunkten einstellbar.

Es ist auch möglich, die Werte M, N in der Schaltung L1 zu multiplizieren oder dgl. auf diese Weise parallel mehr als drei Filter in der Behandlungsschaltung vorzusehen und die Bildpunkte durch noch weiter ausgebildete Filter zu behandeln. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Behandlung mit drei Schaltungen, wie sie oben beschrieben ist, eine beträchtliche Verbesserung des Bildes ergibt.

i Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der

Schaltung 17 von Figur 1. Die Schaltung nach Figur 5 enthält einen mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbundenen Eingang, der den ersten Eingang einer numerischen Subtrahierschaltung S4 speist, sowie einen zweiten mit dem Ausgang des Speichers 18 verbundenen Eingang, der den zweiten Eingang der Schaltung S4 speist. Der Ausgang der Schaltung S4 ist mit einer Verzögerungsschaltung

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verbunden, die vier in Reihe geschaltete Verzögerungsleitungen R25-R28 aufweist. Der Ausgang der Schaltung S4 ist außerdem über einen numerischen Teiler DIV1 mit dem ersten Eingang einer numerischen Addierstufe ADD2 verbunden. Der Verbindungspunkt der Leitungen R26 und R27 ist über einen numerischen Teiler DIV2 mit dem zweiten Eingang der Addierstufe ADD2 verbunden. Der Ausgang der Leitung R28 ist über einen numerischen Teiler DIV3 mit dem dritten Eingang der Addierstufe ADD2 verbunden. Die Leitungen R25-R28 sind mit der Leitung R1 identisch.

Der Ausgang der Stufe ADD2 ist mit dem Eingang einer logischen Schaltung AV4 verbunden, die nur den Absolutwert der von der Stufe ADD2 gelieferten algebraischen Summe der Signalwerte liefert. Der Ausgang der Schaltung AV4 ist mit einem Eingang einer logischen Vergleichsschaltung C4 verbunden, deren zweiter Eingang mit dem Schwellwert-Eingang 19 verbunden ist. Die Schaltung C4 steuert entweder die Leitung 20 oder 22 aktiv , je nachdem, ob die Ausgangsspannung der Schaltung AV4 oberhalb des Schwellwertes liegt oder nicht.

Die Teilerverhältnisse der Teiler DIV1, DIV2 und DIV3 sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gleich 1/4, 1/2 und 1/4. Es ist ersichtlich, daß die Werte der an die Stufe ADD2 angelegten Signale mit der oben genannten Gewichtung den Werten , der den Bildpunkt E8 in derselben Zeile einschließenden Bildpunkte . entsprechend, jedoch um zwei elementare Schritte versetzt. Ebenso j ist ersichtlich, daß man auch mehr als drei Eingänge für die Stufe ADD2 vorsehen und dadurch die dem Bildpunkt E8 auf derselben Zeile unmittelbar benachbarten Bildpunkte berücksichtigen kann, wobei die Koeffizienten der Gewichtung geändert werden. Dafür genügt es, die Verbindungspunkte der Speicher R25 und R26 sowie j der Speicher R27 und R28 über zwei Teiler mit zusätzlichen Ein-

L I

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gangen der Stufe ADD2 zu verbinden.

Der Schwellwert-Eingang 19 kann auch zwei Schwellwerte für den Vergleich der Signale liefern. Dann können die drei Leitungen 20, 21, 22 am Ausgang der Schaltung C4 vorgesehen sein. Es ist ebenfalls möglich, für die Schaltung C4 eine aufwendigere Schaltung vorzusehen, die z.B. aus den Schaltungen L1, R23, RT3, RT4 und dem Umschalter 25 von Fig. 4 besteht, um auf diese Weise eine räumliche und Zeitliche Hysteresis zu erreichen.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde bisher angenommen, daß die Signale vom Ausgang des Detektors, der die Änderungen im Bild feststellt, nur dazu dienen kann, den Ausgang des jeweils auszunutzenden Filters auszuwählen. Es ist jedoch auch möglich, eine Rechenschaltung wie z.B.. die Schaltung 10 oder 11 vorzusehen, deren Additionskoeffizienten durch die Ausgangssignale des genannten Detektors gesteuert werden können.

Aus der bisherigen Beschreibung ergibt sich, daß die in dem Detektor bewirkte Behandlung der Signale eine gewisse

■ Zeit benötigt. In der Schaltung nach Figur 5 z.B. muß erst der zweite auf den Bildpunkt E8 folgende Bildpunkt derselben Zeile ausgewertet werden, bevor die Vergleichsstufe C4 ein Steuersignal

ϊ liefern kann. Um diese Verzögerung auszugleichen, ist gemäß Fig.

1 zwischen dem Ausgang des Wandlers 2 und der Schaltung 4 eine '.

ί I

j Verzögerungsleitung 27 vorgesehen, die die Verzögerung in j ; dem Detektor 5 ausgleicht.

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Das erfindungsgemäße System kann zur Behandlung von Farbbildern angewandt werden. Diese Anwendung kann für das
Leuchtdichtesignal allein oder auch für die Signale der Farbkomponenten des Bildes erfolgen, unter der Bedingung, daß das Signal der einzelnen Komponenten vorher so behandelt ist, daß es von einem Bild zum folgenden Bild wiederkehrt.

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QS Leerseite

Claims

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Etablissement Public de Diffusion dit "Telediffusion de France"

Jacques Poncin

Pierre Rene Rogel 275/18

Patentansprüche

Λ J System zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern, durch numerische Behandlung mit einem analognumerischen Wandler, dessen Ausgang mit dem Eingang eines die Änderungen ermittelnden Detektors verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der numerischen Behandlungsschaltung verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang eines das behandelte Signal liefernden numerisch-analogen Wandlers verbunden ist, wobei die numerische Behandlungsschaltung eine Vielzahl von numerischen Filtern für das angelegte numerische Signal aufweist und die Auswahl des Filters, dessen Ausgang mit demjenigen der numerischen BehandlungsSchaltung verbunden ist, durch das Ausgangssignal des Detektors gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Filter eine Rechenschaltung enthält, deren erster Eingang mit dem Eingang der Behandlungsschaltung, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Verzögerungsleitung mit der Verzögerung der Dauer eines vollständigen Bildes und deren Ausgang einerseits mit dem Ausgang des Filters und andererseits mit dem Eingang der Verzögerungsleitung verbunden ist, wobei die Rechenschaltung eine mit Gewichten versehene Summe aus den an ihre zwei Eingänge angelegten Signalen bildet.

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ORIGINAL INSPECTED
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten der Gewichte der an die Eingänge der Rechenschaltung angelegten Signale beide gleich 1/2 sind.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten der Gewichte der an den ersten und zweiten Eingang der Rechenschaltung angelegten Signale gleich 1/4 bzw. 3/4 sind.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten der Gewichte der an den ersten und zweiten Eingang der Rechenschaltung angelegten Signale gleich 1 bzw. 0 sind.
5. System nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Filter mit einem Umschalter verbunden sind, der von dem Detektor gesteuert ist und jeweils nur einen der Ausgänge mit dem Ausgang der Behandlungschaltung verbindet.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle jeweils einer Verzögerungsleitung für jedes Filter insgesamt nur eine einzige Verzögerungsleitung vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Ausgang der numerischen Behandlungsschaltung und deren Ausgang mehrfach mit den zweiten Eingängen der Rechenschal- ^! tung der Filter verbunden ist.
7. System nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Vergleichsschaltung enthält, derer erster Eingang mit dem Detektoreingang und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspeichers verbunden ist, dessen Eingang mit dem Eingang des Detektors verbunden ist, daß die Vergleichsschaltung Rechenmittel zur Erzeugung einer Gruppe von

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numerischen Differenzwerten enthält , deren Absolutwerte die. Differenzen zwischen einer ersten Einheit von Bildpunkten mit dem anfallenden behandelten Bildpunkt und den benachbarten anfallenden Bildpunkten desselben Bildes einerseits und den Werten einer zweiten Gruppe von den Bildpunkten der ersten Gruppe des vorangehenden Bildes entsprechenden Bildpunkten andererseits darstellen, daß Mittel zum Vergleich der einzelnen Differenzwerte mit einem ersten numerischen Bezugswert und ein Zähler zum Zählen der den ersten Bezugswert übersteigenden Differenzwerte vorgesehen sind, daß eine Auswertschaltung vorgesehen ist, die das Ergebnis des Zählers mit zweiten Bezugswerten vergleicht und entsprechend dem Vergleichsergebnis eine Steuerspannung zur Auswahl der Ausgänge der Filter liefert.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß '<

der Detektor eine Vergleichsschaltung enthält, deren erster Eingang mit dan Eingang- des Detektors und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspeichers verbunden ist, dessen Eingang mit dem Eingang des Detektors verbunden ist, daß die Vergleichsschaltung Rechenmittel zur Erzeugung einer Gruppe von numerischen Differenzwerten : enthält, die die Differenzen zwischen den numerischen Werten einer ersten Gruppe von Bildpunkten mit dem anfallenden behandelten ^; '■■ Bildpunkt und den benachbarten Bildpunkten derselben Zeile einer- j ; seits und den entsprechenden numerischen Werten einer zweiten j Gruppe von den Bildpunkten der ersten Gruppe des vorangehenden j Bildes entsprechenden Bildpunkten andererseits darstellen, daß eine mit Gewichten versehene Summe der Differenzwerte gebildet wird, daß Mittel zum Vergleich der von den Rechenmitteln gelieferten Summenwerte mit einem Bezugswert vorgesehen sind und diese Vergleichsmittel ein Steuersignal zur Auswahl der Ausgänge der Filter liefern.

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9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung einen Steuereingang aufweist, der mit dem Steuereingang der numerischen Behandlungsschaltung verbunden ist und ein Steuersignal für die Koeffizienten der Gewichte der Rechenschaltung abgibt, wobei das Steuersignal nach den Ansprüchen 7 oder 8 in einem Detektor erzeugt wird.

- Beschreibung -

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