Способ преобразования телевизионного стандарта

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для преобразования стандарта развертки в системах, где в датчике изображения (например, телевизионной камере) используется развертка с вертикальными строками, а в устройстве отображения (например, видеомониторе) используется развертка с горизонтальными строками. Техническим результатом является устранение искажений изображения при преобразовании телевизионного стандарта, вызываемых тем, что не учитывается сглаживание и наложение видеоинформации, содержащейся в двух полях входного чересстрочного видеосигнала. Технический результат достигается тем, что длительность считываемых из памяти отсчетов уменьшается до половины периода их следования, а в течение второй половины периода принудительно устанавливается нулевое значение. При этом выходное изображение получает точно такую же пространственно-временную структуру, что и входное, и сохраняет геометрический формат и четкость входного изображения. 6 ил.

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для преобразования стандарта развертки в системах, где в датчике изображения (например, в телевизионной камере) используется развертка с вертикальными строками, а в устройстве отображения (например, видеомониторе) используется развертка с горизонтальными строками.

Известен ряд способов и устройств для преобразования стандарта развертки с изменением направления строк.

В авторском свидетельстве SU №1198764 (Н 04 N 7/01) описан преобразователь телевизионного стандарта "с изменением направления строк на перпендикулярное".

В авторском свидетельстве SU №1580589 (Н 04 N 7/01) описан преобразователь телевизионного стандарта "при несовпадающих направлениях развертки".

Способ преобразования телевизионного стандарта, наиболее близкий к предлагаемому, используется в преобразователе, описанном в авторском свидетельстве №1198764. В нем имеются последовательности отсчетов видеосигналов входного и выходного стандартов. Отсчеты входного сигнала последовательно запоминаются в памяти, состоящей из N ячеек, причем число ячеек равно числу элементов изображения.

Однако известные способы имеют существенный недостаток - если входное изображение (с вертикальными строками) является чересстрочным, то в выходном изображении возникают искажения (двукратное снижение горизонтальной четкости изображения) вследствие наложения (совмещения) двух полей входного изображения.

Цель изобретения - устранение искажений изображения при преобразовании телевизионного стандарта в указанных системах, вызываемых тем, что не учитывается сглаживание и наложение видеоинформации, содержащейся в двух полях входного чересстрочного видеосигнала.

Предлагаемый способ свободен от этих искажений, что обеспечивается благодаря сохранению всех особенностей и свойств входного изображения в выходном изображении. Выходное изображение с точки зрения наблюдателя точно моделирует (имитирует) чересстрочное разложение исходного изображения, при котором каждый кадр состоит из двух полей с четными либо нечетными строками.

Сущность предлагаемого способа преобразования телевизионного стандарта заключается в следующем.

Значения отсчетов входного видеосигнала, выраженных в двоичном коде, последовательно запоминают, причем емкость памяти равна произведению числа разрядов в двоичном коде отсчета и числа активных элементов изображения в кадре входного видеосигнала. После этого запомненные значения отсчетов входного видеосигнала считывают, при этом тактовая частота записи является гармоникой частоты вертикальных строк входного видеосигнала, а тактовая частота считывания является гармоникой частоты горизонтальных строк выходного видеосигнала. Способ отличается тем, что отсчеты нечетных строк входного видеосигнала записывают в первый массив памяти, отсчеты четных строк входного видеосигнала записывают во второй массив памяти, причем оба массива имеют матричную организацию, число рядов в массиве равно числу активных строк выходного видеосигнала, число столбцов в массиве равно половине числа активных строк входного видеосигнала. Считывание отсчетов выходного видеосигнала производится попеременно из двух массивов памяти, при этом значение каждого считываемого отсчета сохраняют только в течение одной половины периода следования отсчетов, в течение второй половины периода устанавливают нулевое значение.

Предлагаемый способ преобразования стандарта иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг.1 представлена структура кадра входного видеосигнала с вертикальными строками.

На фиг.2 представлены структуры отсчетов нечетных и четных полей, запоминаемых соответственно в двух массивах памяти.

На фиг.3 представлены структуры отсчетов нечетных и четных полей выходного видеосигнала, считываемых соответственно из двух массивов памяти.

На фиг.4 представлены упрощенные графики изменения значений выходного видеосигнала.

На фиг.5 представлена результирующая структура отсчетов выходного изображения.

На фиг.6 представлен пример схемы устройства, реализующего предлагаемый способ.

Предлагаемый способ преобразования телевизионного стандарта описывается следующими операциями.

Отсчеты входного видеосигнала (далее - входные отсчеты) разделяются на два потока - принадлежащие входным нечетным строкам (т.е. строкам нечетного входного поля) и входным четным строкам (т.е. строкам четного входного поля). Отсчеты первого и второго потока запоминаются в двух массивах (блоках) памяти, имеющих прямоугольную матричную структуру, причем матрицы имеют горизонтальный размер не менее числа активных строк (включая неполные строки) в каждом поле входного видеосигнала, а вертикальный размер - не менее числа активных отсчетов в строке входного видеосигнала. Для того чтобы отсчеты последовательных входных полей запоминались в фиксированных геометрических положениях, образующих ортогональную матрицу, тактовая частота входных отсчетов должна быть гармоникой строчной частоты входного видеосигнала.

Для перехода к выходному изображению с горизонтальными строками запомненные отсчеты должны поочередно по полям считываться из двух массивов памяти в ином порядке, чем они записывались: поочередно считываются отсчеты, принадлежащие последовательным горизонтальным строкам выходного видеосигнала, причем в нечетных выходных полях считываются нечетные отсчеты горизонтальных строк, а в четных выходных полях считываются четные отсчеты этих строк. Для того чтобы считываемые отсчеты последовательных выходных полей воспроизводились в фиксированных геометрических положениях, образующих ортогональную матрицу, тактовая частота выходных отсчетов должна быть гармоникой строчной частоты выходного видеосигнала.

Для того чтобы выходное изображение имело точно такую же пространственно-временную структуру, что и входное, и сохраняло геометрический формат и четкость входного изображения, используется специальный прием, исключающий пространственное наложение выходных отсчетов, принадлежащих четным и нечетным входным полям. Этот прием состоит в том, что длительность считываемых отсчетов делается равной половине периода их следования, а в течение второй половины периода принудительно устанавливается нулевое значение. Благодаря этому с точки зрения наблюдателя выходное изображение неотличимо от входного, несмотря на изменение направления строк с вертикального на горизонтальное.

Последовательность операций, реализующих предлагаемый способ, иллюстрируют фигуры 1-4. На фиг.1 представлена структура кадра входного видеосигнала с вертикальными строками. Здесь тонкими вертикальными линиями обозначены нечетные, а утолщенными линиями - четные поля кадра. Отсчеты видеосигналов нечетных и четных полей обозначены соответственно белыми и черными кружками.

На фиг.2а показаны отсчеты нечетных входных полей, которые запоминаются в первом массиве памяти, имеющем прямоугольную матричную структуру, а на фиг.2б - отсчеты четных входных полей, которые запоминаются во втором массиве памяти, имеющем такую же структуру и размер. В каждом столбце матрицы последовательно запоминаются отсчеты одной вертикальной строки входного видеосигнала.

На фиг.3а показаны отсчеты строк нечетных выходных полей, а на фиг.3б - отсчеты строк четных выходных полей, считываемые соответственно из двух массивов памяти.

На фиг.4а и 4б показаны графики выходных видеосигналов соответственно в нечетных и четных полях, получаемых из считываемых цифровых значений отсчетов после их цифроаналогового преобразования. При обычном цифроаналоговом преобразовании аналоговое значение видеосигнала, получаемого из каждого отсчета, сохраняется в течение всего периода следования отсчетов Т. Согласно предлагаемому способу значение каждого считываемого отсчета сохраняется только в течение одной половины периода следования отсчетов Т, а в течение второй половины этого периода устанавливается нулевое значение. Благодаря этому исключается пространственное наложение значений видеосигнала, принадлежащих последовательным полям изображения, и при воспроизведении выходного изображения с горизонтальными строками полностью сохраняется пространственно-временная структура входного чересстрочного изображения с вертикальными строками.

На фиг.4в условно представлен график изменения яркости видеосигнала на строке выходного видеосигнала, причем для наглядности значения, получаемые в нечетных полях, представлены тонкими линиями, а в четных полях - утолщенными линиями. Из этого графика видно, что благодаря "укорочению" времени воспроизведения каждого отсчета вдвое относительно обычного "естественного" периода воспроизведения, равного периоду следования отсчетов, исключается пространственное наложение этих отсчетов, которое приводило бы к двукратному снижению горизонтальной четкости изображения.

На фиг.5 представлена результирующая структура отсчетов выходного изображения, которая иллюстрирует сохранение в выходном изображении структуры отсчетов входного изображения. В результате в выходном изображении сохраняется формат входного изображения и геометрия передаваемых объектов.

На фиг.6 представлен пример схемы устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит входной коммутатор 1, блоки памяти 2 и 3, выходной коммутатор 4 и контроллер памяти 5. Отсчеты входного сигнала поступают на вход коммутатора 1, который поочередно (по полям входного сигнала) подает входные отсчеты на блок памяти 22 и блок памяти 3, имеющие матричную структуру, где запоминаются соответственно нечетные и четные поля входного сигнала.

Отсчеты выходного сигнала считываются из блоков памяти 2 и 3 поочередно (по полям выходного сигнала). При этом процессы записи и считывания организуются с помощью контроллера 5 таким образом, что при записи в блок памяти 2 считывание происходит из блока памяти 3, и наоборот. Условием правильной работы устройства является совпадение периодов полей входного и выходного сигнала, причем строки входного сигнала являются вертикальными, а строки выходного сигнала - горизонтальными, что и позволяет воспроизводить изображение на стандартных видеомониторах. Для правильного воспроизведения изображения согласно предлагаемому способу видеомонитор должен обеспечивать прогрессивное (построчное), а не чересстрочное разложение, что в настоящее время может быть обеспечено практически каждым видеомонитором, предназначенным для подключения к персональному компьютеру. Дополнительным требованием к устройству является необходимость укорочения выходных отсчетов до половины их периода следования, что может быть обеспечено либо выходным коммутатором 4, либо контроллером 5, либо еще каким-либо способом с помощью обычной схемотехники цифровых устройств. При реализации укорочения выходным коммутатором 4 требуется лишь обеспечить включение коммутатора в обоих положениях на время, равное половине периода следования отсчетов, что легко обеспечивается соответствующим образом сформированными импульсами управления коммутатором, которые поступают по входу управления 2.

Способ преобразования телевизионного стандарта, состоящий в последовательном запоминании значений отсчетов входного видеосигнала, выраженных в двоичном коде, причем емкость памяти равна произведению числа разрядов в двоичном коде отсчета и числа активных элементов изображения в кадре входного видеосигнала, и последующем считывании запомненых значений отсчетов входного видеосигнала, при этом тактовая частота записи является гармоникой частоты вертикальных строк входного видеосигнала, тактовая частота считывания является гармоникой частоты горизонтальных строк выходного видеосигнала, отличающийся тем, что отсчеты нечетных строк входного видеосигнала записывают в первый массив памяти, отсчеты четных строк входного видеосигнала записывают во второй массив памяти, причем оба массива имеют матричную организацию, число рядов в массиве выбирают равным числу активных строк выходного видеосигнала, число столбцов в массиве выбирают равным половине числа активных строк входного видеосигнала, считывание отсчетов выходного видеосигнала производят попеременно из двух массивов памяти, при этом значение каждого считываемого отсчета сохраняют только в течение одной половины периода следования отсчетов, а в течение второй половины периода устанавливают нулевое значение.