Предпосылки создания изобретения
Настоящее изобретение касается способа повышения четкости в цветных телевизионных сигналах и схем для осуществления этого способа в аппаратуре цветного телевидения, такой как передающие камеры цветного телевидения.
Пространственная частота является критерием того, насколько быстро происходит изменение параметров с изменением расстояния в заданном пространственном направлении, и она аналогична временной частоте, которая является критерием того, насколько быстро происходит изменение параметров с течением времени. В телевизионных системах, в которых используются горизонтальные строки развертки, горизонтальный интервал конформно отображается относительно времени посредством процесса сканирования, так что пространственная частота по горизонтали передаваемой по телевидению яркости изобретения конформно отображает временную частоту в описательном видеосигнале передаваемого по телевидению изображения.
В телевизионных передающих камерах, в которых используется одно устройство для съема сигнала с целью фильтрации света, достигающего устройство для съема сигнала, можно использовать фильтр цветного растра, так что цветовые сигналы можно получать из электрического сигнала, поступающего из устройства для съема сигнала. Фильтр цветного растра обычно содержит полосы, передающие свет трех различных цветов на устройство для съема сигнала, в качестве которого можно использовать видикон или твердотельный формирователь изображений типа устройства линейной передачи с изменяющейся связью. Направление полос перпендикулярно направлению строчной развертки в камере, причем строчная развертка обычно производится в горизонтальном направлении. Полосы каждого цвета имеют постоянную ширину, но полосы разных цветов предпочтительно имеют разные значения ширины для упрощения выделения цветовых составляющих из выходного сигнала устройства съема сигнала. Соответственные величины ширины, связанные с различными цветами, обычно масштабируются в отношении вклада конкретного цвета в яркость (то есть в опорный уровень белого). Если, например, цветовой фильтр содержит полосы, пропускающие красный свет, пропускающие зеленый свет и пропускаюащие синий свет, пропускающие зеленый свет полосы будут самые широкие, а пропускающие синий свет будут самыми узкими. Сигналы, снятые с помощью полос более узкой ширины, имеют более низкое отношение сигнал-шум, в частности, на более высоких пространственных частотах по горизонтали, содержащих четкость. При использовании телевизионной передающей камеры с системой передачи видеосигналов, где цветовые сигналы преобразуются в широкополосные сигналы яркости и узкополосные цветоразностные сигналы, более низкое отношение сигнал-шум сигналов цветности, вносящих меньший вклад в яркость, не имеет большого значения, поскольку повышение четкости или высокочастотная коррекция видеосигналов обычно выполняется на раздельных высоких частотах яркости, а не на отдельных сигналах цветности.
Однако телевизионную передающую камеру можно использовать с видеооборудованием, в котором цветовые сигналы не объединены для формирования сигналов яркости и цветоразностных сигналов (например, некоторые цифровые системы передачи видеосигналов так называемого RGB-типа, где сигналы красного (R), зеленого (G) и синего (B) цветов по отдельности преобразуются в цифровую форму и кодируются). В таком оборудовании увеличение четкости или высокочастотную коррекцию видеосигнала, вероятно, необходимо осуществлять на самих сигналах красного (R), зеленого (G) и синего (B) цветов. Поскольку зрительная система человека плохо различает цвета, когда детали становятся мельче, усиление цветных деталей, имеющих более низкое отношение сигнал-шум, с цветными деталями, имеющими более высокое отношение сигнал-шум, в результате может дать изображения, в которых меньше заметен шум. Флуктуационный шум в сигнале зеленого цвета (G) не коррелирует с флуктационным шумом сигналов красного (R) и сигналов синего (B) цветов, поэтому в среднем составляющая флуктационного шума сигнала G и составляющая флуктационного шума сигнала других цветов складываются скорее как квадратурные векторы, чем как синфазные векторы, что явно содействует высокочастотному отношению сигнал-шум при увеличении четкости сигнала других цветов.
На фиг. 1 изображена схема повышения четкости изображения, используемая в известной технике, в которой входной сигнал изображения канала сигнала зеленого (G) задерживается с помощью соединенных первой и второй линий задержки 1 и 2, каждая из которых обеспечивает задержку, равную длительности (1H) строки развертки. После этого первоначальный (незадержанный) сигнал изображения, первый выходной сигнал изображения, задержанный на 1H период первой линией задержки 1 на 1H, и второй выходной сигнал изображения, задержанный на 2H периодов с помощью первой и второй линий задержки 1 и 2 на 1H, подается на схему взвешивания и суммирования фильтра верхних частот развертки по вертикали (VHPF) для выделения составляющей плотности строк разложения (составляющей четкости по вертикали). Между тем, задержанный на 1H сигнал изображения первой линии задержки на 1H поступает также на фильтр верхних частот строчной развертки 4 (HHPF), выделяя при этом составляющую линейной плотности элементов развертки в строке (составляющей четкости по горизонтали).
Составляющая линейной плотности разложения строк, поступающая с фильтра VHPF 3, фильтруется фильтром нижних частот строчной развертки 5 (HLPF) для предотвращения чрезмерного увеличения линейной плотности элементов разложения по диагонали (четкости по диагонали), как будет объяснено более подробно ниже в этом описании. Затем, составляющие четкости, соответственно выделяемые фильтром HHPF 4 и фильтром HLPF 5, суммируются в суммирующем устройстве 6 с целью подачи в соответствии с адресацией в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 7, запоминающее просмотровую таблицу (LUT).
Просмотровая таблица, запомненная в ПЗУ 7, выполняет процесс, имеющий системную характеристику, которая относится к уровню составляющей четкости сигнала изображения. Этот процесс может принимать несколько форм, изменяющихся от простого линейного усиления составляющей четкости до нелинейного ослабления составляющей шума, входящей в состав составляющей четкости. Такой процесс может включать в себя также шумовое ограничение составляющей четкости на уровне немного выше уровня теплового шума, обеспечивая, таким образом, сигнал четкости видеоизображения, при котором тепловой шум подавляется до сигнала повышения четкости, обеспечиваемого средством, состоящим из второго, третьего и четвертого сумматора 8, 9 и 10. Кроме того, запомненная в ПЗУ 7 просмотровая таблица LUT может осуществлять нелинейный процесс шумового ограничения. То есть уровни входного сигнала более низкие, чем уровень теплового шума, устанавливаются на нуль, тогда как уровни сигнала более высокие, чем уровень теплового шума, усиливаются с целью увеличения четкости, а сигналы, уровень которых значительно превышает уровень тепловых шумов, ослабляются для предотвращения чрезмерного увеличения четкости.
Составляющая увеличения четкости, обеспечиваемая ПЗУ 7, добавляется к каждому из сигналов изображения канала сигнала красного (R) и канала сигнала синего (B) и к входному сигналу первой линии задержки 1, во втором, третьем и четвертом сумматорах 8, 9 и 10 соответственно. Суммированные сигналы изображения затем выводятся в качестве сигнала красного, зеленого и синего цветов с увеличенной четкостью R', G' и B' для соответствующих каналов.
Показанная на фиг. 1 схема повышения четкости собрана так, что используя фильтр HLPF 5, составляющая четкости по диагонали усиливается не сильно. То есть, когда яркие элементы изображения распределяются по горизонтали в местоположениях элементов изображения P1, P2 и P3 в строке 1H, как показано на фиг. 2A, составляющая четкости по вертикали, связанная с этими элементами изображения, детектируется фильтром VHPF 3, и здесь отсутствует составляющая четкости по горизонтали, связанная с этими элементами изображения, подлежащая детектированию фильтром HHPF 4. При распределении ярких элементов изображения по вертикали в местоположении элемента P2 строк 0H, 1H и 2H, как показано на фиг. 2B, составляющие плотности элементов, разложения в строке, связанные с этмми элементами ихображения, детектируются фильтром HHPF 4, а вертикальная составляющая линейной плотности строк разложения, связанная с этими элементами изображения и подлежащая детектированию фильтром VHPF 3, отсутствует. Однако, когда яркие элементы изображения распределяются по диагонали, как показано на фиг. 2C, составляющая четкости по вертикали, связанная с этими элементами изображения, детектируется фильтром VHPF 3, а связанная с этими элементами изображения составляющая четкости по горизонтали детектируется фильтром HHPF 4. Таким образом, повышение четкости по диагонали оказывается чрезмерным, если производится в ответ на суммированные выходные сигналы фильтров VHPF 3 и HHPF 4. В соответствии с этим, строчный фильтр нижних частот (HLPF) 5 соединяется последовательно после фильтра VHPF 3 для выполнения операции фильтрации нижних частот, которая подавляет составляющую четкости по вертикали, когда она связана с составляющей четкости по горизонтали, и ограничивает тем самым нежелательную тенденцию к чрезмерному повышению четкости. Однако изолированные элементы изображения, отличающиеся от соседних с ними, все же получают чрезмерное усиление.
К цепи подачи входного сигнала G' на четвертый сумматор 10 должна быть подключена линия задержки (не показанная на фиг. 1) от выходной цепи линии задержки 1 на 1H для того, чтобы компенсировать задержку при прохождении сигнала через фильтр HHPF 4; эту задержку можно обеспечить с помощью ответвления линии задержки 2 или путем замены ее последовательно соединенными линиями задержки, которые фактически обеспечивают ответвленную линию задержки 2. Во входную цепь сигнала R второго сумматора 8 и во входную цепь сигнала B третьего сумматора 9 обычно включают соответствующие линии задержки (не показанные на фиг. 1), чтобы обеспечить задержки сигналов R и B цветов, компенсирующие задержку сигнала G', поступающего на четвертый сумматор 10. Задержка при прохождении сигнала через фильтр HLPF 5 может компенсировать задержку сигнала при прохождении через фильтр HHPF 4.
В альтернативном устройстве для сдерживания нежелательной тенденции к чрезмерному увеличению четкости, в котором не используется фильтр HLPF 5, а вместо этого подается входной сигнал на фильтр HHPF 4 с фильтра нижних частот развертки по вертикали, на который поступают входные сигналы подобно фильтру VHPF 3, дополнительная компенсация задержки должна вводиться после фильтра VHPF 3 и в каждом входном сигнале R, G и B цветов на сумматоры 8, 9 и 10. Показанное на фиг. 1 известное устройство, предназначенное для сдерживания нежелательной тенденции к чрезмерному повышению четкости, является предпочтительным устройством из этих двух эквивалентных схем из-за ее пониженного требования к компенсирующей задержке, в частности, после фильтра VHPF 3.
Существуют проблемы, связанные с показанной на фиг. 1 схемой повышения четкости, имеющие дело с повышением четкости или подъемом частной характеристики в области высоких частот, снижающим отношение сигнал-шум изображений, воспроизводимых из сигналов красного, зеленого и синего цветов с повышенной четкостью R', G' и B'. Это является причиной того, что измерение отношения сигнал-шум устройств, включающих в себя схему повышения четкости (например, телевизионной камеры), обычно производят так, что в то же время повышение четкости не осуществляется. Зрительная система человека имеет тенденцию не замечать пониженного отношения сигнал-шум при наличии четкости, но весьма чувствительна к высокочастотному пространственному шуму, встречающемуся на участках изображения, где относительно небольшая четкость. Расположение запомненной в ПЗУ 7 просмотровой таблицы LUT для подачи подверженного шумовому ограничению телевизионного сигнала четкости устраняет большую часть снижения отношения S/B, в противном случае вызываемого повышением четкости. Однако все же может оказаться желательным осуществлять шумовое ограничение сигналов R', G' и B' для снижения содержания в них высокочастотного пространственного шума при условиях, что отсутствует ощутимое повышение четкости, когда эти сигналы вырабатываются из сигналов R, G и B, поступающих от телевизионной передающей камеры, на которую поступает, например, слабое освещение.
Существуют такие проблемы, связанные с показанной на фиг. 1 схемой повышения четкости, имеющие дело с увеличением соответствующих четкости по горизонтали и вертикали в каждом из каналов сигналов красного (R), зеленого (G) и синего (B) в зависимости исключительно от сигналов изображения канала сигнала зеленого (G). Повышение четкости, подходящее для характеристик соответственных каналов, не достигается. Например, выделенные цветные растры красного и синего не могут быть усилены, поскольку нет зеленых деталей, с помощью которых обеспечивается усиления.
Заявитель нашел, что повышение четкости канала сигнала красного (R) можно удовлетворительно выполнять под действием деталей, вначале появляющихся в канале сигнала красного (R), если должным образом осуществляется шумовое ограничение деталей канала сигнала красного (R). Заявитель нашел также, что усиление деталей канала сигнала синего (B) можно выполнять под действием деталей, вначале появляющихся в канале сигнала синего (B), без нежелательного снижения высокочастотного отношения S/S в канале сигнала синего (B), если должным образом осуществляется шумовое ограничение деталей канала сигнала синего (B). Шумовое ограничение деталей канала сигнала зеленого (G) также улучшает высокочастотное отношение сигнал-шум в этом канале. В соответствии с этим, можно усиливать детали канала сигнала красного (R) под действием деталей, вначале появляющихся в канале сигнала красного (R), и усиливать детали канала синего (B) под действием деталей, вначале появляющихся в канале сигнала синего (B), а также усиливать детали канала сигнала зеленого (G) под действием деталей, вначале появляющихся в канале сигнала зеленого (G), и эта процедура исключает проблемы, связанные с существующей схемой увеличения четкости, вызываемой деталями, которые вначале не относились к изменению яркости.
Высокие частоты канала сигнала красного (R), выделенные для использования в увеличении четкости, можно также использовать для подавления высокочастотного шума в канале сигнала красного (R), когда четкость красного очень маленькая или отсутствует. Высокие частоты канала сигнала зеленого (G), выделенные для использования или увеличения четкости, можно также использовать для подавления высокочастотного шума в канале сигнала зеленого (G), когда четкость красного очень маленькая или отсутствует. И высокие частоты канала сигнала синего (B), выделенные для использования при увеличении четкости, можно также использовать для подавления высокочастотного шума в канале сигнала синего (B), когда четкость красного очень маленькая или отсутствует. Эта схема подавления шума для сигналов всего диапазона R, G и B цветов даже тогда, когда они впоследствии смешиваются в составной видеосигнал, используя смешанные высокочастотные сигналы.
Краткое изложение сущности изобретения.
В схемах обработки видеосигнала улучшение осуществляется в каждом из трех каналов цветного сигнала в ответ на информацию четкости изображения, причем повышение четкости в каждом канале цветового сигнала осуществляется, опираясь на выделенную высокочастотную пространственную информацию, предпочтительно содержащуюся в этом канале, пока она оказывается достаточно выше уровня теплового шума. Когда первоначально содержащаяся в канале информация четкости недостаточно превышает уровень теплового шума, тепловой шум подавляется с помощью вычитания выделенной из него высокочастотной пространственной информации. Для выделения высокочастотной пространственной информации с целью подавления теплового шума в каждом канале цветового сигнала используются те же устройства фильтров, что и для повышения четкости в каждом канале сигнала цветности.
Способ повышения четкости, воплощающий аспект изобретения, включает в себя следующие этапы: выделение составляющих четкости изображения по горизонтали и вертикали, включенных в сигнал и изображения, получаемый по крайней мере из одного канала сигналов красного, зеленого или синего; подавление шума посредством шумового ограничения составляющих четкости по горизонтали и вертикали, извлеченных на этапе выделения, оказывающихся ниже опорной величины для распознавания шума, и определение величины повышения четкости, соответствующей значениям составляющих четкости по горизонтали и вертикали, обеспечиваемых для соответствующих каналов, если значения составляющих четкости по горизонтали и вертикали, извлеченных на этапе выделения, выше опорных величин для распознавания шума; и обеспечение сигнала изображения с повышенной четкостью для соответствующих каналов, полученного путем суммирования сигнала, задержанного на 1H, сигнала изображения, поступающего по крайней мере из одного канала сигнала красного, зеленого и синего, с составляющими четкости по горизонтали и вертикали, величина повышения четкости которых определена или шум которых подавлен на этапе подавления и определения.
Схемы повышения четкости, реализующие аспект изобретения, включают в себя: средство выделения, предназначенное для выделения составляющих четкости по горизонтали и вертикали, входящих в состав сигнала изображения, поступающего по крайней мере с одного канала из каналов сигналов красного, зеленого и синего; средство подавления шума и определения величины повышения четкости, предназначенное для подавления шума посредством шумового ограничения составляющих четкости по горизонтали и вертикали, поступающих на соответственные каналы, если величина составляющих четкости по горизонтали и вертикали, выделенных средством выделения, оказывается ниже опорной величины для распознования шума, и для определения величины повышения четкости, соответствующей величинам составляющих четкости по горизонтали и вертикали, обеспечиваемым для соответствующих каналов, если величина составляющих четкости по горизонтали и вертикали, выделенные средством выделения, выше опорной величины для распознавания шума; и средство подачи, предназначенные для подачи сигнала изображения повышенной четкости в соответствующие каналы, полученного путем суммирования сигнала, задержанного на 1H, из сигнала изображения, поступающего по крайней мере с одного канала из каналов сигналов красного, зеленого и синего, с составляющими четкости по вертикали и горизонтали, величина повышения четкости которых определена или шум которых подавлен, в средстве подавления шума и определения величины повышения четкости.
Краткое описание чертежей
Вышеописанные цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подобного описания его предпочтительного варианта осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет блок-схему известной схемы повышения четкости.
Фиг. 2A-2C изображает примеры определения четкостей по вертикали, горизонтали и диагонали соответственно, полученных в соответствии со схемой фиг. 1.
Фиг. 3 представляет блок-схему схемы повышения четкости, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет график, иллюстрирующий характеристики входного сигнала в зависимости от выходного сигнала просмотровой таблицы, запомненной в ПЗУ 58 на схеме повышения четкости, показанной на фиг. 3.
Фиг. 5 представляет блок-схему схемы повышения четкости, соответствующей второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6A-6D представляют результаты измерения входных и выходных сигналов схемы, показанной на фиг. 5.
Фиг. 7A представляет график, иллюстрирующий характеристики зависимости выходных сигналов от входных просмотровой таблицы LUT 1, запомненной в ПЗУ 58 схемы повышения четкости, показанной на фиг. 5.
Фиг. 7B представляет график, иллюстрирующий характеристики выходного сигнала от входного просмотровой таблицы LUT 2, запомненной в запоминающем устройстве ПЗУ 61 схемы повышения четкости, показанной на фиг. 5.
Фиг. 8 представляет блок-схему схемы повышения четкости, соответствующей третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 представляет график, иллюстрирующий характеристики зависимости сигнала от входного просмотровой таблицы, запомненной в запоминающих устройствах ПЗУ 78, 88 и 98 схемы повышения четкости, показанной на фиг. 8.
Подробное описание изобретения
Показанная на фиг. 3 схема повышения четкости включает в себя средства задержки 11, 21 и 31; средства выделения составляющей четкости по вертикали 12, 22 и 32; средства выделения составляющей четкости по горизонтали 15, 25 и 35; средства суммирования составляющих четкости по вертикали и горизонтали 16, 26 и 36; постоянные запоминающие устройства 17, 27 и 37, каждое из которых запоминает просмотровые таблицы (LUT) определения шумового ограничения и величины повышения четкости; средства подачи сигнала повышенной четкости 18, 28 и 38; и самоограничители 19, 29 и 39. Элементы с идентификационными номерами до девятнадцати используются для повышения четкости в канале сигнала красного (R); элементы с идентификационными номерами между 20 и 29 используются для повышения четкости в канале сигнала зеленого (G); а элементы с идентификационными номерами между 30 и 39 используются для повышения четкости в канале синего (B). Средство задержки 11 в канале сигнала красного включает в себя первую линию 11a задержки на 1H и вторую линию 11b задержки на 1H; средство задержки 21 в канале сигнала зеленого включает в себя первую линию 21a задержки на 1H и вторую линию 21b задержки на 1H; и средство задержки 31 в канале сигнала синего включает в себя первую линию 31a задержки на 1H и вторую линию 31b задержки на 1H. Средство выделения составляющей четкости по вертикали 12 в канале красного включает в себя фильтр верхних частот по вертикали 13 и фильтр нижних частот по горизонтали 14, средство выделения составляющей четкости по вертикали 22 в канале сигнала зеленого включает в себя фильтр верхних частот по вертикали 23 и фильтр нижних частот по горизонтали 24, а средство выделения составляющей четкости по вертикали 32 в канале сигнала синего включает в себя фильтр верхних частот по вертикали 33 и фильтр нижних частот по горизонтали 34. Хотя характеристики линий 11a, 21a и 31a задержки на 1H показаны так, как будто они применены непосредственно к сумматорам 18, 28 и 38 без дополнительной задержки, действительно они дополнительно задерживаются для компенсации задержек в фильтрах 14, 15, 24, 25, 34 и 35.
Сигналы изображения красного, зеленого и синего соответственно, подаваемые на средства задержки 11, 21 и 31, являются гамма-корректированными сигналами. В средствах задержки 11, 21, и 31 первые линии 11a, 21a и 31a задержки на 1H соответственно задерживают каждый сигнал изображения красного, зеленого и синего на период 1H. Вторые линии 11b, 21b и 31b задержки на 1H соответственно задерживают каждый из задержанных на 1H сигналов изображения, поступающих с первых линий 11a, 21a и 31a задержки на 1H, еще на один период 1H. В средствах выделения составляющих четкости по вертикали 12, 22 и 32 первые фильтры 13, 23 и 33 выполняют операцию фильтрации верхних частот по вертикали в отношении первоначального сигнала, сигнала, задержанного на 1H, и сигнала, задержанного на 2H, для каналов сигналов красного, зеленого и синего соответственно, поступающих со средств задержек 11, 21 и 31, выделяя таким образом составляющие четкости по вертикали, которые имеются в заранее установленном высокочастотном диапазоне. Затем, для предотвращения двойного увеличения составляющих четкости по диагонали вторые фильтры 14, 24 и 34 выполняют операцию фильтрации нижних частот по горизонтали в отношении составляющих четкости по вертикали, поступающих с первых фильтров 13, 23 и 33, для каналов сигналов красного, зеленого и синего соответственно. Составляющие четкости по диагонали, содержащиеся в составляющих четкости по вертикали, которые поступают из первых фильтров 13, 23 и 33, подавляются под действием вторых фильтров 14, 24 и 34. Средства выделения составляющих четкости по горизонтали 15, 25 и 35 выполняют операцию фильтрации верхних частот по горизонтали в отношении задержанного на 1H сигнала, поступающего из средств задержки 11, 21 и 31, для каналов сигналов красного, зеленого и синего соответственно, выделяя тем самым составляющие четкости по горизонтали, имеющиеся в заранее определенном высокочастотном диапазоне. Средства суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 16, 26 и 36 суммируют составляющие четкости по вертикали, поступающие из средств выделения составляющих четкости по вертикали 12, 22 и 32, с составляющими четкости по горизонтали, поступающими со средств выделения составляющих четкости по горизонтали 15, 25 и 35, для соответствующих каналов сигналов красного, зеленого и синего. Суммированные выходные сигналы подаются в постоянные запоминающие устройства 17, 27 и 37, каждое из которых запоминает объединенные просмотровые таблицы шумового ограничения и повышения четкости. Вводимые данные таблиц подаются из ПЗУ 17, 27 и 37 в форме чисел дополнительного кода.
В показанной на фиг. 3 схеме повышения четкости детали канала сигнала красного (R) усиливаются в ответ на детали, вначале появляющиеся в канале сигнала красного (R); детали канала сигнала синего (B) усиливаются в ответ на детали, вначале появляющиеся в канале сигнала синего (B), а детали канала сигнала зеленого (G) усиливаются в ответ на детали, вначале появляющиеся в канале сигнала зеленого (G). Такая процедура не только исключает проблемы, связанные с существующей схемой повышения четкости, которые вызываются деталями, первоначально не связанными с изменением яркости, но также позволяет достичь еще одного преимущества в работе.
В показанной на фиг. 1 схеме повышения четкости, когда содержание высоких пространственных частот любого из сигналов R, G и B цветов находится на низком уровне, фоновый тепловой шум в таком сигнале будет появляться в соответствующих сигналах R', G' и B', поступающих с одного из сумматоров 8, 9 и 10, несмотря на то, что выходной сигнал с ПЗУ 7 при этих условиях будет равен нулю. В соответствии с аспектом изобретения в показанной на фиг. 3 схеме повышения четкости амплитудные характеристики зависимости выходного сигнала от входного таблиц LUT, запомненных в ПЗУ 17, 27 и 37, таковы, что тепловой шум в сигналах R', G' и B' понижается, когда высокочастотные пространственные составляющие сигналов R, G и B имеют низкие уровни.
На фиг. 4 изображены амплитудные характеристики зависимости выходного сигнала от входного просмотровых таблиц, запомненных в показанных на фиг. 3 ПЗУ 17, 27 и 37. Входные сигналы (ось абсцисс) делятся на секцию A, секцию B и секцию C, а критическая точка (CP) представляет граничное значение между секциями A и B, то есть опорное значение для распознавания шума. Если уровень сигнала, поступившего в одно из ПЗУ 17, 27 и 37, запоминающих просмотровые таблицы подавления шума и повышения четкости, больше, чем +CP, или меньше, чем -CP (то есть находится в пределах секции A), запомненная в ПЗУ просмотровая таблица определяет соответствующую величину повышения четкости, находящуюся в диапазоне от нуля до соответствующих максимальных величин повышения четкости (+DEmax и -DEmax) относительно величины входных составляющих четкости по горизонтали и вертикали, как показано на фиг. 4, и выдает определенную величину повышения четкости. С другой стороны, если уровень сигнала, подаваемого в одно ПЗУ 17, 27 и 37, меньше, чем +CP, или больше, чем -CP (то есть находится в пределах секций B и C), запомненная в ПЗУ просмотровая таблица действует так, чтобы подавить высокочастотный пространственный шум.
Когда работа происходит полностью в пределах области C каждого из ПЗУ 17, 27 и 37, его адресация входного сигнала, который находится в пределах диапазона от -CL до +CL, является главным образом высокочастотным шумом; и его считывание инвертирует этот высокочастотный шум. Когда входной сигнал, адресуемый в ПЗУ 17, представляет главным образом высокочастотный шум из сигнала R, который поступает в качестве одного из слагаемых на сумматор 18, инвертированный высокочастотный шум из ПЗУ 17, который подается на сумматор 18 в качестве другого слагаемого, подавляет высокочастотный шум из сигнала R', поступающего с сумматора 18. Когда входной сигнал, адресуемый в ПЗУ 27, представляет главным образом высокочастотный шум их сигнала G, который поступает в качестве одного слагаемого на сумматор 28, инвертированный высокочастотный шум из ПЗУ 27, который поступает на сумматор 28 в качестве другого слагаемого, подавляет высокочастотный шум из сигнала G', поступающего с сумматора 28. Когда входной сигнал, адресуемый в ПЗУ 37, представляет главным образом высокочастотный шум из сигнала B, который поступает в качестве одного слагаемого на сумматор 38, инвертированный высокочастотный шум из ПЗУ 37, который поступает на сумматор 38 в качестве другого слагаемого, подавляет высокочастотный шум из сигнала B', поступающего с сумматора 38.
Иными словами, если уровень входного сигнала, поступающего на одно ПЗУ 17, 27 и 37, находится между -CP и +CL (то есть, находится в области C), соответствующий уровень выходного сигнала, считываемого из ПЗУ, имеет такую же амплитуду, как у входного сигнала, но противоположной полярности, как показано на фиг. 4. Если уровень входного сигнала, поступающего на одно из ПЗУ 17, 27 и 37, находится между -CP и -CL или между 2CL и -CP (то есть находится в области B), уровень выходного сигнала, считываемого из ПЗУ, выражается в форме экспоненциально убывающей функции, когда уровень входного сигнала изменяется вверх от точки +a до точки на оси абсцисс, соответствующей точке +CP, или изменяется вниз от точки -a до точки на оси абсцисс, соответствующей -CP, как показано на фиг. 4.
Когда высокочастотная составляющая сигнала R, подаваемого с сумматора 16, находится в пределах диапазона от -CP до +CP, но имеет отклонения ниже -CL и выше +CL, так что адресация ПЗУ 17 по существу полностью находится в пределах рабочих областей B и C, подавление высокочастотной составляющей сигнала R в сигнале R', получаемом из сумматора 18, уменьшается, но увеличение четкости сигнала красного отсутствует. Когда высокочастотная составляющая сигнала G, подаваемого с сумматора 26, находится в пределах диапазона от -CP до +CP, но имеет отклонения ниже -CL и выше +CL, так что адресация ПЗУ 27 по существу полностью находится в пределах рабочих областей B и C, подавление высокочастотной составляющей сигнала F в сигнале G', поступающем с сумматора 28, уменьшается, но увеличение четкости сигнала зеленого отсутствует. Когда высокочастотная составляющая сигнала B, подаваемого с сумматора 36, находится в пределах диапазона от -CP до +CP, но имеет отклонения ниже -CL и выше +CL, так что адресация ПЗУ по существу полностью находится в пределах рабочих областей B и C, подавление высокочастотной составляющей сигнала G в сигнале G', поступающем с сумматора 28, уменьшается, но увеличение четкости сигнала зеленого отсутствует. Когда высокочастотная составляющая сигнала B, подаваемого с сумматора 36, находится в пределах диапазона от -CP до +CP, но имеет отклонения ниже -CL и выше +CL, так что адресация ПЗУ по существу полностью находится в пределах рабочих областей B и C, подавление высокочастотной составляющей сигнала B в сигнале B', подаваемом с сумматора 38, уменьшается, но увеличение четкости сигнала синего отсутствует.
Когда высокочастотная составляющая сигнала R, подаваемого с сумматора 16, имеет существенные отклонения ниже -CP и выше +CP, так что адресация ПЗУ 17 простирается за пределами рабочих областей B и C и по существу в рабочую область A, высокочастотная составляющая сигнала R и сигнала R', подаваемого с сумматора 18, увеличиваются за счет входного сигнала считывания на ПЗУ 17, увеличивающего четкость сигнала красного. Когда высокочастотная составляющая сигнала R, подаваемоего с сумматора 16, имеет отклонения, которые расширяют адресацию ПЗУ 17 за пределы рабочей области A, повышение четкости сигнала красного доводится до максимума и снижается из-за все еще больших значений высокочастотной составляющей сигнала R.
Когда высокочастотная составляющая сигнала G, подаваемого с сумматора 26, имеет существенные отклонения ниже -CP и выше +CP, так что адресация ПЗУ 27 распространяется за пределы рабочих областей B и C и по существу в рабочую область A, высокочастотная составляющая сигнала G и сигнала G', подаваемого с сумматора 28, увеличиваются за счет выходного сигнала считывания на ПЗУ 27, увеличивающего четкость сигнала красного цвета. Когда высокочастотная составляющая сигнала G, подаваемого с сумматора 26, имеет отклонения, которые расширяют адресацию ПЗУ 27 за пределы рабочей области A, повышение четкости красного доводится до максимума и уменьшается из-за еще больших значений высокочастотной составляющей сигнала C.
Когда высокочастотная составляющая сигнала B, поступающего с сумматора 36, имеет существенные отклонения ниже -CP и выше +CP, так что адресация ПЗУ 37 распространяется за пределы рабочих областей B и C и находится по существу в рабочей области A, высокочастотная составляющая сигнала B и сигнала B', получаемого с сумматора 36, увеличиваются за счет выходного сигнала считывания из ПЗУ 37, увеличивающего четкость сигнала красного. Когда высокочастотная составляющая сигнала B, поступающего с сумматора 36, имеет отклонения, которые расширяют адресацию ПЗУ 37 за пределы рабочей области A, увеличение четкости сигнала красного доводится до максимума и уменьшается из-за больших значений высокочастотной составляющей сигнала B.
Обычно ПЗУ 17, 27 и 37 адресуются в арифметический процессор дополнительного кода и считывается с него. Поскольку просмотровая таблица, запомненная в каждом их этих ПЗУ, симметрична относительно нулевого адреса, можно применять процедуры, при которых емкость ПЗУ сокращается наполовину и адресуется с помощью абсолютных значений входного сигнала. Сохраняется знаковый разряд и используется для прямого выборочного умножения считанной информации на минус единицу в арифметическом процессоре дополнительного кода, если первоначальный адрес памяти был отрицательным.
В таблице I показан пример значений выходных данных, считываемых из показанных на фиг. 3 ПЗУ 17, 27 и 37 для различных значений входных сигналов, используемых в их адресации.
Пример входных и выходных значений, показанный в таблице I, может принимать несколько форм в зависимости от количества двоичных разрядов обработки сигнала, уровней входных сигналов и от предполагаемой степени подавления шума и повышения четкости.
Возвращаясь к фиг. 3, отметим, что средства подачи сигнала с повышенной четкостью 18, 28 и 38 суммируют величины повышения четкости составляющих четкости по горизонтали и вертикали, определяемые из запомненных в ПЗУ 17, 27 и 37 таблиц LUT, с задержанными на 1H сигналами, поступающими из средств задержки 11, 21 и 31 соответственно для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов. Затем сигналы с повышенной четкостью R', G' и B' подаются в соответственные каналы сигналов красного, зеленого и синего цветов.
Каждый самоограничитель или симметричный ограничитель 19, 29 и 39 проявляет самоограничивающее действие, при котором происходит ограничение (n+1)-разрядного сигнала до n-разрядного сигнала для дополнительного регулирования амплитуды выходного сигнала. Рассматривая 8-разрядную систему, отметим, что здесь включены две таких регулировки амплитуды, а именно: установление числа 128 и всех чисел больше 128 (или предварительно установленного уровня) на 127 (или на предварительно установленное значение) и установление числа -129 или всех чисел меньше -129 (или предварительно установленного уровня) на -128 (или на предварительно установленное значение).
Объяснение средств подачи сигнала повышенной четкости 18, 28, 38 и самоограничивающего действия в самоограничителях 19, 29 и 39 теперь будет описано на шести различных операционных примерах относительно сигнала изображения канала красного n-разрядной (8-разрядной) системы, в которой величина входного сигнала (i) изменяется относительно значений CL и CP и учитываются как положительные, так и отрицательные состояния выходного сигнала просмотровой таблицы из ПЗУ 17.
1) Если CL<i и выходной сигнал таблицы LUT 17 отрицательный, то
LUT: -1; 1111 1111
IHD: +1; 0000 0001
Здесь выходной сигнал IHD первой линии 11a задержки на 1H может быть не таким же, как выходной сигнал LUT из ПЗУ 17, потому что извлекаются высокочастотные составляющие, которые должны по существу подаваться в качестве входной адресации в ПЗУ 17, а его составляющая постоянного тока ликвидируется. Работа средства подачи сигнала с повышенной четкостью 18 осуществляется относительно составляющих постоянного тока и высокочастотных составляющих выходного сигнала IHD первой линии 11a задержки на 1H и выходного сигнала просмотровой таблицы LUT из ПЗУ 17. Этот пример иллюстрирует случай, когда составляющие постоянного тока равны нулю.
Этап 1. Поскольку самый старший разряд является знаковым двоичным разрядом, к 8-му разряду добавляется 9-й двоичный разряд:
LUT: 1 1111 1111
IHD: 0 0000 0001
Этап 2. Выходные сигналы ПЗУ 17 и первой линии IIa задержки на 1H суммируются, и результат суммирования подается в виде числа "0 0000 0000". Таким образом, высокочастотная величина "I" первой линии IIa задержка на 1H классифицируется как шум, подлежащий подавлению.
Этап 3. Этот этап состоит в том, чтобы ограничиться на восьми двоичных разрядах, а результат ограничения подается в виде числа "0000 0000".
2) Если CL<i, а выходной сигнал ПЗУ 17 положительный, то
LUT: +1; 0000 0001
IHD: -1; 1111 1111
Этап 1. Поскольку самый старший значащий двоичный разряд является знаковым двоичным разрядом, к 8-му двоичному разряду добавляется 9-й разряд.
LUT: 0 0000 0001
IHD: 1 1111 1111
Этап 2. Выходные сигналы ПЗУ 17 и первой линии IIa задержки на IH суммируются, и результат этого суммирования подается в виде числа "0 0000 0000". Высокочастотное значение "I" первой линии IIa задержки на IH классифицируется как шум, который далее подлежит подавлению.
Этап 3. Этот этап служит для того, чтобы ограничиться на восьми двоичных разрядах, и результат этого ограничения посылается в виде числа "0000 0000".
3) Если CL<i<CP, а значение выходного сигнала ПЗУ 17 отрицательное, то
LUT: -3; 1111 1101
IHD: +4; 0000 0100
Этап 1. Поскольку самый старший значащий двоичный разряд является знаковым двоичным разрядом, к 8-му двоичному разряду добавляется 9-й двоичный разряд
LUT: 1 1111 1101
IHD: 0 0000 0100
Этап 2. Выходные сигналы ПЗУ 17 и первой линии IIa задержки на IH суммируются, и результат этого суммирования подается в виде числа "0 0000 0001". Таким образом, высокочастотное значение "4" первой линии IIa задержки на IH становится "I".
Этап 3. Этот этап служит для того, чтобы ограничиться на восьми разрядах, и результат этого ограничения подается в виде числа "0000 0001".
4) Если CL<i<CP, а значение выходного сигнала ПЗУ 17 отрицательное, то:
LUT: +3; 0000 0011
IHD: -4; 1111 1100
Этап 1. Поскольку самый старший значащий разряд является знаковым двоичным разрядом, к 8-му двоичному разряду добавляется 9-й двоичный разряд
LUT: 0 0000 0011
IHD: + 1111 1100
Этап 2. Выходные сигналы ПЗУ 17 и первой линии IIa задержки на IH суммируются, а результат этого суммирования выдается в виде числа "1 1111 1111". Таким образом, высокочастотное значение "-4" первой линии IIa первой линии IIa задержки на IH становится равным "-1".
Этап 3. Этот этап служит для того, чтобы ограничиться восьмым разрядом, и результат этого ограничения подается в виде числа "1111 1111".
5) Если CP<i, а выходной сигнал ПЗУ 17 отрицательный, то
LUT: -1; 1111 1111
IHD: -9; 1111 0111
Этап 1. Поскольку самый старший значащий разряд является знаковым двоичным разрядом, к 8-му двоичному разряду добавляется 9-й двоичный разряд.
LUT: 1 1111 1111
IHD: 1 1111 0111
Этап 2. Выходные сигналы ПЗУ 17 и первой линии IIa задержки на IH суммируется, и результат этого суммирования подается в виде числа "1 1111 0110". Таким образом, высокочастотное значение "-9" первой линии IIa задержки на IH становится "-10".
Этап 3. Этот этап служит для того, чтобы ограничиться на восьми двоичных разрядах, и результат этого ограничения подается в виде "1111 0110".
6) Если CP<i, а величина выходного сигнала ПЗУ 17 положительная, тогда
LUT: +1; 0000 0001
IHD: +9; 0000 1001
Этап 1. Поскольку самый старший значащий разряд является знаковым двоичным разрядом, к 8-му двоичному разряду добавляется 9-й разряд:
LUT: 0 0000 0001
IHD: 0 0000 1001
Этап 2. Выходные сигналы ПЗУ 17 и первой линии IIa задержки на IH суммируются, и результат этого суммирования выдается в виде числа "0 0000 1010". Таким образом, высокочастотное значение "9" первой линии IIa задержки на IH становится равным "10".
Этап 3. Этот этап служит для того, чтобы ограничиться на восьми двоичных разрядах, а результат ограничения выдается в виде числа "0000 1010".
В вышеприведенных примерах до начала операции суммирования n-разрядный сигнал заменяется на (n+1)-разрядный сигнал, получаемый путем добавления знакового двоичного разряда, для предотвращения изменений знака из-за приводимой операции, и результат операции суммирования по существу обрезается до n разрядов путем исключения добавленного знакового двоичного разряда.
В показанных на фиг. 3 схемах повышения четкости в зависимости от величин составляющих четкости по горизонтали и вертикали составляющие четкости подвергают шумовому ограничению на заранее заданном уровне ограничения или усиливаются в соответствии с содержимыми таблиц LUT, запомненных в ПЗУ 17, 27 и 37, причем каждая из таблиц LUT имеет амплитудные характеристики зависимости выходного сигнала от входного, как показано на фиг. 4. Когда обеспечено повышение четкости, отношение сигнал-шум уменьшается, конечно, если присутствует четкость; но для человека, который видит изображение, воспроизведенное из сигналов R', G' и B', это снижение отношения сигнал-шум маскируется наличием четкости. На участках изображения, где имеется четкость, а визуальная система человека чувствительна к низкому отношению сигнал-шум, шумовое ограничение составляющих четкости сигналов R', G'и B' улучшит отношение сигнал-шум.
Показанная на фиг. 5 схема повышения четкости в основном включает в себя средство задержки 50, средство выделения составляющей четкости по вертикали 53, средство выделения составляющей четкости по горизонтали 56, средство суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 57, ПЗУ 53, запоминающее просмотровую таблицу (LUTI) шумового ограничения, средство подавления составляющей четкости 59, средство суммирования составляющих четкости 60, ПЗУ 61, запоминающее просмотровую таблицу повышения четкости (LUT21), и средство подачи сигнала с повышенной четкости 62. Средство задержки 50 включает в себя первое устройство задержки 51, предназначенное для задержки сигналов изображения каналов сигналов красного, зеленого и синего на IH, и второе устройство задержки 52, предназначенное для дополнительной задержки на IH задержанных на IH сигналов изображения каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов, поступающих с первого устройства задержки 51. Далее, первое устройство задержки 51 состоит из трех линий 51a, 51b и 51c задержки на IH, а второе устройство задержки 52 состоит из трех линий 52a, 52b и 52c задержки на IH.
Средство выделения составляющей четкости по вертикали 53 включает в себя первый фильтр 54, предназначенный для приема первоначального сигнала, задержанного на IH сигнала и задержанного на 2H сигнала, для соответственных каналов сигналов красного, зеленого и синего, осуществления операции фильтрации верхних частот по вертикали в отношении этих сигналов; и второй фильтр 55, предназначенный для осуществления операции фильтрации нижних частот по горизонтали относительно сигнала изображения, поступающего из первого фильтра 54, для соответственных каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов. Далее, первый фильтр 54 состоит из трех фильтров верхних частот по вертикали 54a, 54b и 54c, а второй фильтр 55 состоит из трех фильтров нижних частот по горизонтали 55a, 55b и 55c. Средство выделения составляющей четкости по горизонтали 56 содержит три фильтра верхних частот по горизонтали 56a, 56b и 56c, предназначенных для осуществления операции фильтрации верхних частот по горизонтали в отношении сигнала изображения, поступающего с первого устройства задержки 51, для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно. Средство суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 57 содержит три сумматора 57a, 57b и 57c, предназначенных для суммирования выходного сигнала средства выделения составляющей четкости по вертикали 53, с выходным сигналом средства выделения составляющей четкости по горизонтали 56, для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно. Средство подавления составляющей четкости 59 содержит три схемы вычитания 59a, 59b и 59c, предназначенные для вычитания выходного сигнала средства суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 57 из задержанного на IH выходного сигнала изображения первого устройства задержки 51, для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно. Средство суммирования составляющих четкости 60 включает в себя три сумматора 60a, 60b и 60c, предназначенных для суммирования выходного сигнала LUTI из ПЗУ 58, с видеосигналами без четкости, поступающими со средства подавления составляющих четкости 59, для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно. Средство подачи сигнала с повышенной четкостью 62 включает в себя три сумматора 62a, 62b и 62c, предназначенных для суммирования выходного сигнала LUT2 из ПЗУ 61, с видеосигналами без четкости, подаваемыми со средствами суммирования составляющих четкости 60, для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно.
Работа средства задержки 50, показанного в схеме на фиг. 5, соответствует совместному функционированию средств задержки 11, 21 и 31 в показанной на фиг. 3 схеме. Работа средства выделения составляющей четкости по вертикали 53 в схеме на фиг. 5 соответствует совместной работе средства выделения составляющих четкости по вертикали 12, 22 и 32 в схеме на фиг. 3. Работа средства выделения составляющей четкости по горизонтали 56 соответствует совместной работе средств выделения составляющих четкости по вертикали 15, 25 и 35 в схеме на фиг. 3. И работа средства суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 57 соответствует совместной работе средств суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 16, 26 и 36 в схеме на фиг. 3.
В показанной на фиг. 5 схеме повышения четкости, если выходные сигналы подвергаются шумовому ограничению на заранее заданном уровне ограничения шума путем считывания из ПЗУ 58 запомненной таблицы LUTI, имеющей такие входные и выходные характеристики, как показано на фиг. 7A, шум, имеющийся во входных сигналах, можно уменьшить, и предотвращается также ослабление сигнала изображения, которое происходит во время процесса шумового ограничения. Кроме того, поскольку плавное изменение выходных сигналов происходит относительно величины CL, устраняется эффект размытости изображения, создаваемый на экране во время отображения.
На фиг. 6A-6D представлены результаты измерений входных и выходных сигналов показанной на фиг. 5 схемы. Здесь по осям абсцисс и ординат представлены числа выборок и амплитуды соответственно. На фиг. 6A показан первоначальный сигнал изображения в случае, когда первоначальный сигнал изображения, отношение сигнал-шум которого равно 50 дБ, подвергнут обработке 10-разрядной аналого-цифровой дискретизации с частотой 48,6 МГц. Сигнал представляет 50% сигнал белого с 1.440 выборками на строку. На фиг. 6B показан увеличенный сигнал первоначального сигнала изображения, показанного на фиг. 6A. На фиг. 6C показан первоначальный сигнал изображения, показанный на фиг. 6A, сопутствующий шум которого уменьшается после прохождения через показанную на фиг. 5 схему повышения четкости. На фиг. 6D показан увеличенный сигнал сигнала изображения, показанного на фиг. 6C. Отношение сигнал-шум показанного на фиг. 6C сигнала изображения измерено уровнем 57,5 дБ, что соответствует улучшению примерно на 7,5 дБ по сравнению с первоначальным сигналом изображения, показанным на фиг. 6A.
На фиг. 7A показана характеристика зависимости выходного сигнала от входного просмотровой таблицы подавления шума (LUTI), запомненной в ПЗУ 58, с которого считываемый выходной сигнал поступает на арифметический процессор дополнительных кодов. Рассматривая фиг. 7A, отметим, что входные сигналы (ось абсцисс) делятся на секцию A и секцию B, а критическая точка (CP) соответствует граничному значению между секциями A и B, то есть опорному значению для идентификации шума.
Если значения сигнала, адресующего ПЗУ 58, запоминающего таблицу LUTI, больше +CP или меньше -CP (в секции B), выходной сигнал (значения по оси ординат) следует за входным сигналом по линейному закону. Однако, если значения сигнала, адресующие ПЗУ 58, запоминающего таблицу подавления шума LUTI, находятся в секции A между -CL и +CL, выходной сигнал равен нулю, а если значения сигнала, адресующие ПЗУ 58, находятся между -CP и -CL или между +CL и +CP, выходной сигнал увеличивается в форме функции первого порядка вплоть до точки +A от +CL на оси абсцисс или вплоть до точки -a от -CL на оси абсцисс, как показано на фиг. 7A.
Возвращаясь снова к фиг. 5, отметим, что средство подавления составляющих четкости 59 вычитает выходные сигналы составляющих четкости по горизонтали и вертикали, поступающие со средства суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 57, из задержанных на 1H сигналов, обеспечиваемых первым устройством задержки 51 на IH для соответственных каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов, используя схемы вычитания 59a, 59b и 59c соответственно. Полученные в результате сигналы красного, зеленого и синего цветов без четкости затем подаются на средство суммирования составляющих четкости 60, а также в постоянное запоминающее устройство 61 в качестве его адресации.
Средство суммирования составляющих четкости 60 суммирует задержанные на IH сигналы изображения, не включающие в себя составляющие четкости и включающее в себя выходной сигнал средства подавления составляющей четкости 59 с составляющими четкости по горизонтали и вертикали, в которых шум подавлен посредством считывания из ПЗУ 58, запоминающего таблицу LUTI. Сумматоры 60a, 60b и 60c обеспечивают это суммирование для каналов сигналов красного, зеленого и синего соответственно. Результаты суммирования подаются на средство подачи сигнала с повышенной четкостью 62.
На фиг. 7B показана амплитудная характеристика зависимости выходного сигнала от выходного просмотровой таблицы LUT2 определения величины повышения четкости, запомненной в ПЗУ 61, считываемый выходной сигнал которого подается на арифметический процессор дополнительных кодов. Просмотровая таблица LUT2 определения величины повышения четкости определяет соответствующую одну из величин повышения четкости, находящихся в пределах от нуля до соответствующих величин максимального повышения четкости (+DEmax и -DEmax), относительно величины входных составляющих четкости по горизонтали и вертикали в соответствии с фиг. 7B, и выдает определенную величину повышения четкости. ПЗУ 61 определяет в соответствии с запомненной в нем таблицей LUT2 величину повышения четкости в отношении входных составляющих четкости по горизонтали и вертикали, обеспечиваемых ПЗУ 58. Определенная величина повышения четкости считывается с ПЗУ 61 в средство подачи сигнала с повышенной четкостью 62.
Наконец, средство подачи сигнала с повышенной четкостью 62 суммирует величину повышения четкости составляющих четкости по горизонтали и вертикали, определяемую из таблицы LUT2, запомненной в ПЗУ 61, с сигналами, поступающими со средства суммирования составляющих четкости 60. Сумматоры 62a, 62b и 62c обеспечивают это суммирование для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно. Суммарные выходные сигналы с сумматоров 62a, 62b и 62c обеспечивают сигналы с повышенной четкостью для каналов сигналов красного, зеленого и синего, R', G' и B' соответственно.
Поскольку подавление шума следует осуществлять раздельно в каналах сигналов красного, синего и зеленого, на практике ПЗУ 58 преимущественно содержит три отдельные ПЗУ, каждое из которых запоминает таблицу LUT1, эти отельные ПЗУ по отдельности адресуются суммарными выходными сигналами сумматоров 57a, 57b и 57c соответственно. Отдельные ПЗУ с меньшим количеством двочных разрядов в их адресах считывания имеют меньше ячеек запоминающего устройства, чем сигнал ПЗУ с адресами считывания, состоящими из всех двоичных разрядов в суммарных выходных сигналах сумматоров 57a, 57b и 57c. Простота характеристики системы таблицы LUT1 позволяет вырабатывать характеристику в цифровой аппаратуре, а не посредством запоминания в ПЗУ, как легко оценивают специалисты в области цифровых конструкций.
ПЗУ 61 может содержать три отдельные устройства ПЗУ, каждое из которых запоминает LUT2. Однако одно ПЗУ может выдавать подобные значения для повышения четкости, но менее подвержено воздействию шума, когда его адресации указывает, что четкость связана с яркостью. В этих адресных знаках повышение четкости определяется главным образом из участков адреса зеленого канала с более низким уровнем шума. Адресация ПЗУ 61 подверженным шумовому ограничению считанным выходным сигналом ПЗУ 58, а не параллельная адресация ПЗУ 58 и ПЗУ 61 исключает необходимость запоминания в ПЗУ 61 количества нулевых значений для низких значений входных адресов ПЗУ 58, вместо раздельной подачи сигнала четкости с ограниченным шумом в канал сигналов R, G и B с ПЗУ 58 через первую группу сумматоров 60 и подачи подверженных шумовому ограничению сигналов с увеличенной четкостью в каналы сигналов R, G и B, заявитель указывает составляющие четкости из ПЗУ в каналы сигналов R', G' и B' через одну группу сумматоров.
Фиг. 8 представляет блок-схему такой схемы повышения четкости. Показанная на фиг.8 схема повышения четкости включает в себя средства задержки 71, 81 и 91; средства выделения составляющих четкости по вертикали 72, 82 и 92; средства выделения составляющих четкости по горизонтали 75, 85 и 95; средства суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 76, 86 и 96; средства подавления составляющих четкости 77, 87 и 97; постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 78, 88 и 98, запоминающие просмотровые таблицы (LUT), используемые для подавления шума и определения величины повышения четкости; и средство подачи сигнала повышенной четкости 79, 89 и 99 для каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов соответственно. Более конкретно, средство задержки 71 в канале сигнала красного включает в себя первую линию 71a задержки на IH и вторую линию 71b задержки на IH; средство задержки 81 в канале сигнала зеленого включает в себя первую линию 81a задержки на IH и вторую линию 81b задержки на IH; и средство задержки 91 в канале синего включает в себя первую линию 91a задержки на IH и вторую линию 91b задержки на IH. Кроме того, более конкретно средство выделения составляющей четкости по вертикали 72 в канале сигнала красного включает в себя фильтр верхних частот по вертикали 73 и фильтр нижних частот по горизонтали 74; средство выделения составляющей четкости по вертикали 82 в канале сигнала зеленого включает в себя фильтр верхних частот по вертикали 83 и фильтр нижних частот по горизонтали 84; и средство выделения составляющей четкости по вертикали 92 в канале сигнала цвета включает в себя фильтр верхних частот по вертикали 93 и фильтр нижних частот по горизонтали 94.
На фиг. 9 представлены график, иллюстрирующий характеристику зависимости выходного сигнала от входного просмотровой таблицы (LUT) определения подавления шума и величины повышения четкости, запомненной в показанных на фиг. 8 ПЗУ 78, 88 и 98. Теперь будет подробно описана работа показанной на фиг. 8 схемы повышения четкости со ссылкой на оба чертежа фиг. 8 и 9. Функционирование средств задержки 71, 81 и 91; средств выделения составляющей четкости по вертикали 72, 82 и 92; средств выделения составляющих четкости по горизонтали 75, 85 и 95; и средств суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 76, 86 и 96 соответственно аналогично функционированию средств задержки 11, 21 и 31; средств выделения составляющей четкости по вертикали 15, 25 и 35; и средств суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 16, 26 и 36 показанной на фиг. 3 схемы повышения четкости. Совместная работа средств задержки 71, 81 и 91 соответствует работе средства задержки 50 в показанной на фиг. 5 схеме повышения четкости. Совместная работа средств задержки 72, 82 и 92 соответствует работе средства задержки 53 показанной на фиг. 5 схемы повышения четкости. Совместная работа средств задержки 75, 85 и 95 соответствует работе средства задержки 56, показанной на фиг. 5 схемы повышения четкости. И совместная работа средств суммирования составляющих четкости по вертикали и горизонтали 76, 86 и 96 соответствует работе средства суммирования составляющих четкости по горизонтали и вертикали 57 показанной на фиг. 5 схемы повышения четкости. Совместная работа средства подавления составляющей четкости 77, 87 и 97 соответственно аналогична работе схем вычитания 59a, 59b и 59c в средстве подавления составляющей четкости 59 показанной на фиг. 5 схемы повышения четкости.
Обращаясь к фиг. 9, отметим, что входные сигналы (ось абсцисс) разделяются на секцию A и секцию B, а критическая точка (CP) представляет собой граничное значение между секциями A и B, то есть опорное значение для идентификации шума. Если значения сигналов, подаваемых в ПЗУ 78, 88 и 98 в качестве адресов, больше +CP или меньше -CP (секция A), таблицы LUT подавления шума и определения величины повышения четкости, запомненные в ПЗУ 78, 88 и 98, действуют для определения величины повышения четкости путем определения соответствующей одной из величин повышения четкости, изменяющихся от нуля до соответствующих максимальных величин повышения четкости (+DEmax и DEmax) относительно амплитуды входных составляющих четкости по горизонтали и вертикали, как показано на фиг. 9, и выдает полученную величину повышения четкости. С другой стороны, если значения сигнала, подаваемого на таблицу LUT подавления шума и определения величины повышения четкости 78, 88 и 98, меньше +CP или больше -CP (секция B), таблицы LUT подавления шума и определения величины повышения четкости 78, 88 и 98 функционируют для подавления шума.
То есть, если входной сигнал находится между -CL и +CL выходной сигнал равен нулю. Если входной сигнал находится между -CP и -CL или между -CL и +CP, выходной сигнал выражается в форме экспоненциально убывающей функции, находящейся в пределах от точки +CL на оси абсцисс до точки +a или от точки -CL на оси абсцисс до точки -a, как показано на фиг. 9.
Иными словами, составляющие четкости по горизонтали и вертикали, используемые для адресации ПЗУ 78, 88 и 98, определяют с помощью их соответственных амплитуд, типы выходного сигнала которых выдают ПЗУ 78, 88 и 98. Если амплитуда входного сигнала меньше CP, выдаются составляющие четкости по горизонтали и вертикали с подавленным шумом. Если амплитуда входного сигнала больше CP, выдаются составляющие четкости по горизонтали и вертикали, для которых определяются соответствующие величины повышения четкости. Содержимые таблицы, запомненных в ПЗУ 78, 88 и 98, подаются из них в форме чисел дополнительных кодов.
В показанной на фиг. 8 схеме повышения четкости осуществляется шумовое ограничение составляющих четкости по горизонтали и вертикали на заранее определенном уровне ограничения или определяется величина повышения четкости, в соответствии с амплитудой составляющих четкости по горизонтали и вертикали, путем использования таблиц LUT 78, 88 и 98, имеющих показанные на фиг. 9 характеристики зависимости выходного сигнала от входного. Даже если отношение сигнал-шум измеряется при работе схемы повышения четкости, отношение сигнал-шум улучшено благодаря шумовому ограничению подавляющих тепловой шум высоких пространственных частот.
В соответственных схемах повышения четкости, показанных на каждой из фиг. 3 и 8, каждый из каналов сигналов красного, зеленого и синего цветов использует только одно ПЗУ, запоминающее просмотровую таблицу подавления шума и определения величины повышения четкости. Однако в зависимости от намерения пользователя в каждом канале для поочередного использования обеспечиваются раздельные ПЗУ, предназначенные для запоминания просмотровой таблицы подавления шума и для запоминания просмотровой таблицы повышения четкости, причем только одно из ПЗУ выбирается для использования в соответствии с состояниями сигнала в канале. Для упрощения схемы вышеупомянутая обработка сигнала может использоваться только в одном или двух каналах.
Возможны также компоновки схем, где ПЗУ для запоминания просмотровой таблицы подавления шума выбираются для каждого канала в зависимости от ожидаемого уровня теплового шума, передаваемого с помощью сигнала автоматической регулировки усиления с телевизионной передающей камеры.
С помощью предшествующего описания специалисты в данной области техники смогут применить на практике изобретение при обработке цветных видеосигналов, используя основные цвета камеры, отличающиеся от красного, зеленого и синего. В очевидных эквивалентах описанной выше схемы повышения четкости просмотровые таблицы такие, что полярность считываемого из ПЗУ сигнала реверсируется, и считанный сигнал подается в качестве вычитаемого входного сигнала в цифровую схему вычитания, а не в качестве слагаемого в цифровой сумматор; формула изобретения построена таким образом, чтобы в ее объем вошли такие очевидные эквиваленты.
Изобретение относится к способам повышения четкости телевизионного сигнала. В схеме обработки видеосигнала повышение четкости осуществляется в каждом из трех каналов цветности (Р, G и В) в ответ на информацию о четкости, причем увеличение четкости в каждом канале цветности осуществляется, опираясь на выделенную информацию высоких пространственных частот, вначале содержащихся в этом канале, пока он в достаточной степени превышает по амплитуде опорный уровень, который несколько выше ожидаемого уровня теплового шума. Когда амплитуда информации о четкости, вначале содержащейся в канале, недостаточно выше этого опорного уровня, тепловой шум подавляется путем вычитания выделенной из нее высокочастотной пространственной информации. Для выделения высокочастотной пространственной информации, предназначенной для подавления теплового шума в каждом канале цветности, используются такие же устройства фильтров, как и для повышения четкости в каждом канале цветности. Техническим результатом изобретения является повышение четкости телевизионного сигнала и подавление шума в каждом канале цветности. 5 с. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
| Апертурный корректор известного телевизионного приемника | 1980 |
|
SU1082344A3 |
| Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения | 1985 |
|
SU1264373A1 |
| US 47994457 A, 27.12.88 | |||
| US 4809069 A, 28.02.89 | |||
| US 4823190 A, 18.04.89. | |||
