HK123796A - Filtering system for processing a reduced-resolution video image - Google Patents

Claims (10)

1. Videosignal-Verarbeitungsvorrichtung für die Verarbeitung eines Bilder darstellenden Basisband-Videosignals zum Erzeugen eines Videosignals, das ein Bild mit verminderter Auflösung darstellt, mit    einer Einrichtung (10) zum Anlegen des Basisband-Videosignals;    einer mit der Einrichtung zum Anlegen des Basisband-Videosignals gekoppelten Filtereinrichtung (210) zum Dämpfen von Komponenten des Basisband-Videosignals, deren Frequenzen höher sind als eine vorbestimmte Frequenz, gegenüber Komponenten, deren Frequenzen niedriger sind als die vorbestimmte Frequenz;    einer mit der Filtereinrichtung gekoppelten Abtasteinrichtung (212) zum Abtasten des gefilterten Videosignals mit einer vorbestimmten Rate, um ein Videosignal zu erzeugen, das ein Bild mit verminderter Auflösung darstellt, wobei die Abtasteinrichtung (212) das gefilterte Videosignal mit einer Unterabtastrate unterabtastet, bei welcher die Tendenz besteht, dar Aliase-Komponenten in einen Teil des Frequenzspektrums des Videosignals eingeführt werden, der das Bild verminderter Auflösung darstellt;    dadurch gekennzeichnet,    daß mit der unterabtastenden Einrichtung eine Signalversteilerungseinrichtung (220) gekoppelt ist, um den die Aliase-Komponenten enthaltenden Teil des Frequenzspektrums des das Bild verminderter Auflösung darstellenden Videosignals zu verstärken und dadurch höherfrequente Übergänge im Bild verminderter Auflösung hervorzuheben, wobei die vorbestimmte Frequenz so gewählt ist, daß die Signalkomponenten höherer Frequenz innerhalb des Frequenzspektrums des unterabgetasteten Signals durch die Signalversteilerungseinrichtung verarbeitet werden, um ein wiedergegebenes Bild zu erzeugen, das eine relativ gleichmäßige Helligkeit über den auflösbaren Bereich von Raumfrequenzen im Bild verminderter Auflösung hat.
2. Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Basisband-Videosignal ein Leuchtdichtesignal ist, das aus einem ein Farbart-Bezugsfrequenzsignal enthaltenden zusammengesetzten Videosignal abgeleitet ist, und worin die Abtasteinrichtung (212) das gefilterte Leuchtdichtesignal mit einer Frequenz unterabtastet, die gleich vier Fünfteln der Freuenz des Farbart-Referenzsignals ist, und worin die vorbestimmte Frequenz der Filtereinrichtung gleich zwei Fünfteln der Farbart-Bezugsfrequenz ist und wesentlich niedriger als die Grenzfrequenz der Filtereinrichtung ist.
3. Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Signalversteilerungseinrichtung (220) eine Übertragungsfunktion T_p hat, die durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{p}}\text{= Z⁻¹+K(-1+2Z⁻¹-Z²)}$    dargestellt ist, wobei 2 die herkömmliche Z-Transformierte bedeutet und Z-1 eine Einheitsverzögerung gleich einer Periode einer Unterabtastfrequenz darstellt, die der besagten Unterabtastrate entspricht, und K ein variabler Bemessungsfaktor ist;    und worin die Übertragungsfunktion T_F der Filtereinrichtung durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{F}}{\text{= (1+Z⁻²)²(1+Z⁻}}^{\text{m}}{\text{)(1+Z⁻}}^{\text{n}}\text{)/16}$    dargestellt ist, wobei Z⁻¹ einer Einheitsverzögerung gleich einer Periode der Frequenz entspricht, die gleich vier Fünfteln der Farbart-Bezugsfrequenz ist und m und n positive ganze Zahlen sind.
4. Videosignal-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Abtasteinrichtung (212) das gefilterte Videosignal mit einer Rate unterabtastet, die im wesentlichen gleich dem Zweifachen der vorbestimmten Frequenz ist, um ein Videosignal zu erzeugen, welches das Bild verminderter Auflösung darstellt, und worin die Aliase-Komponenten ein Frequenzspektrum haben, das dem oberhalb der vorbestimmten Frequenz liegenden Teil des Frequenzspektrums des von der Filtereinrichtung (210) gelieferten Signals entspricht, aber um die vorbestimmte Frequenz gefaltet ist;    und worin die Signalversteilerungseinrichtung (220) Komponenten des unterabgetasteten Videosignals, die ein dem Frequenzspektrum der Aliase-Komponenten entsprechendes Band von Frequenzen belegen, gegenüber Komponenten des unterabgetasteten Videosignals verstärkt, die Frequenzen außerhalb des besagten Frequenzbandes belegen;    und worin die vorbestimmte Frequenz so gewählt ist, daß das unterabgetastete Videosignal durch die Signalversteilerungseinrichtung (220) verarbeitet wird, um eine Wiedergabe eines Bildes zu erlauben, das eine relativ gleichmäßige Helligkeit über den auflösbaren Bereich von Raumfrequenzen im Bild verminderter Auflösung hat.
5. Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, worin das Basisband-Videosignal ein Leuchtdichtesignal ist, das aus einem ein Farbart-Bezugsfrequenzsignal enthaltenden zusammengesetzten Videosignal abgeleitet ist, und worin die Abtasteinrichtung (212) das gefilterte Leuchtdichtesignal mit einer Frequenz gleich vier Fünfteln der Frequenz des Farbart-Bezugssignals unterabtastet und worin die vorbestimmte Frequenz der Filtereinrichtung gleich zwei Fünfteln der Farbart-Bezugsfrequenz ist und wesentlich niedriger ist als die Grenzfrequenz der Filtereinrichtung.
6. Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, worin die Signalversteilerungseinrichtung (220) eine Übertragungsfunktion T_p hat, die durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{p}}\text{= Z⁻¹+K(-1+2Z⁻¹-Z²)}$    dargestellt ist, wobei Z die herkömmliche Z-Transformierte bedeutet und Z⁻¹ eine Einheitsverzögerung gleich einer Periode einer Unterabtastfrequenz darstellt und K ein variabler Bemessungsfaktor ist;    und worin die Übertragungsfunktion T_F der Filtereinrichtung durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{F}}\text{= (1+Z⁻²)²(1+Z⁻³)²/16}$    dargestellt ist, wobei Z-1 einer Einheitsverzögerung gleich einer Periode der Frequenz entspricht, die gleich vier Fünfteln der Farbart-Bezugsfrequenz ist.
7. Videosignal-Verarbeitungsvorrichtung, enthaltend eine Quelle eines Leuchtdichtesignals (Y_A), das ein vorbestimmtes Band von Frequenzen belegt, und eine Quelle (10) eines Farbartsignals (C_A), das eine erste und eine zweite Farbdifferenzsignal-Komponente enthält, deren jede ein Band von Frequenzen belegt, dessen Bandbreite kleiner ist als die Hälfte der Bandbreite des vom Leuchtdichtesignal belegten Bandes von Frequenzen, um Videosignale zu erzeugen, die ein Bild verminderter Auflösung darstellen;    eine Filtereinrichtung (210), die eine mit der Quelle des Leuchtdichtesignals gekoppelte Leuchtdichtesignal-Filtereinrichtung enthält, um die Amplitude derjenigen Komponenten des Leuchtdichtesignals, deren Frequenzen höher sind als eine vorbestimmte Frequenz, gegenüber denjenigen Komponenten zu reduzieren, deren Frequenzen niedriger sind als die vorbestimmte Frequenz;    eine Leuchtdichtesignal-Abtasteinrichtung (212), die mit der Leuchtdichtesignal-Filtereinrichtung gekoppelt ist, um das gefilterte Leuchtdichtesignal abzutasten und dadurch ein Leuchtdichtesignal zu erzeugen, welches ein Bild verminderter Auflösung darstellt, worin die Abtasteinrichtung (212) das gefilterte Leuchtdichtesignal mit einer Unterabtastrate unterabtastet, die im wesentlichen gleich dem Doppelten der vorbestimmten Frequenz ist, und worin die Unterabtastung mit dieser Abtastfrequenz dazu neigt, Aliase-Komponenten in das unterabgetastete Leuchtdichtesignal einzuführen, wobei diese Aliase-Komponenten ein Frequenzspektrum haben, das dem oberhalb der vorbestimmten Frequenz liegenden Teil des Frequenzspektrums des von der Leuchtdichte-Filtereinrichtung gelieferten Signals entspricht, aber um die vorbestimmte Frequenz gefaltet ist,    dadurch gekennzeichnet,    daß mit der Abtasteinrichtung (212) eine Signalversteilerungseinrichtung (220) gekoppelt ist, um Komponenten des unterabgetasteten Leuchtdichtesignals, die ein dem Frequenzspektrum der Aliase-Komponenten entsprechendes Band von Leuchtdichtesignalfrequenzen belegen, gegenüber Komponenten außerhalb des besagten Bandes von Leuchtdichtesignalfrequenzen zu verstärken, wobei die vorbestimmte Frequenz so gewählt ist, daß die unterabgetasteten Leuchtdichtesignale durch die Signalversteilerungseinrichtung verarbeitet werden, um die Wiedergabe eines Bildes zu erlauben, das eine relativ gleichmäßige Helligkeit über den auflösbaren Bereich von Raumfrequenzen im Bild verminderter Auflösung hat.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin die Filtereinrichtung ferner folgendes aufweist:    eine Farbdifferenzsignal-Filtereinrichtung (260, 276), die mit der Quelle des Farbartsignals gekoppelt ist und auf eine der ersten und zweiten Farbdifferenzsignal-Komponenten anspricht, um die Amplitude von Frequenzen dieser Komponente, die höher sind als eine Farbdifferenz-Grenzfrequenz, gegenüber Frequenzen der besagten Komponente zu vermindern, die niedriger sind als die besagte Farbdifferenz-Grenzfrequenz,    eine Unterabtasteinrichtung (262, 272), die mit der Farbdifferenzsignal-Filtereinrichtung gekoppelt ist, um die gefilterte Farbdifferenzsignal-Komponente mit einer Unterabtastrate unterabzutasten, die im wesentlichen gleich dem Doppelten der Farbdifferenz-Grenzfrequenz ist, und dadurch ein das Bild verminderter Auflösung darstellendes Farbdifferenzsignal zu erzeugen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin das Farbartsignal ein Farbart-Bezugssignal mit einer bekannten Frequenz enthält und die Leuchtdichesignal-Abtasteinrichtung (212) das gefilterte Leuchtdichtesignal mit einer Frequenz unterabtastet, die im wesentlichen gleich vier Fünfteln der Frequenz des Farbart-Bezugssignals ist, wobei die vorbestimmte Frequenz im wesentlichen gleich zwei Fünfteln der Frequenz des Farbart-Bezugssignals ist, und worin die Farbdifferenzsignal-Unterabtasteinrichtung (262, 272) das gefilterte Farbdifferenzsignal mit einer Frequenz unterabtastet, die im wesentlichen gleich einem Fünftel der Frequenz des Farbart-Bezugssignals ist, und wobei die Farbdifferenz-Grenzfrequenz im wesentlichen gleich einem Zehntel der Frequenz des Farbart-Bezugssignals ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Signalversteilerungseinrichtung (212) eine Übertragungsfunktion T_p hat, die durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{p}}\text{= Z⁻¹+K(-1+2Z⁻¹-Z²)}$    dargestellt ist, wobei Z die herkömmliche Z-Transformierte bedeutet und Z⁻¹ eine Einheitsverzögerung gleich einer Periode einer der Unterabtastrate entsprechenden Unterabtastfrequenz darstellt und K eine reelle Zahl zwischen null und eins ist;    und worin die Übertragungsfunktion T_FL der Leuchtdichtesignal-Filtereinrichtung durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{FL}}\text{= (1+Z⁻²)²(1+Z⁻³)²/16}$    dargestellt ist, wobei Z⁻¹ einer Einheitsverzögerung gleich einer Periode der Frequenz entspricht, die gleich vier Fünfteln der Frequenz des Farbart-Bezugssignals ist;    und worin die Farbdifferenz-Abtastwerte mit einer Rate gleich dem Doppelten der Frequenz des Farbart-Bezugssignals an die Farbdifferenzsignal-Filtereinrichtung (260, 270) gelegt werden und die Übertragungsfunktion T_FC der Farbdifferenzsignal-Filtereinrichtung (260, 270) durch die Gleichung ${\text{T}}_{\text{FC}}\text{= (1+Z⁻¹)(1+Z⁻⁸)/4}$    dargestellt ist, wobei Z⁻¹ einer Einheitsverzögerung von einer Periode der Frequenz entspricht, die gleich dem Zweifachen der Frequenz des Farbart-Bezugssignals ist.