Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВИДЕОСИГНАЛОВ С ПРЕПРОЦЕССОРОМ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛОВ С НЕЧЕРЕССТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКОЙ ИЗ ВИДЕОСИГНАЛОВ С ЧЕРЕССТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКОЙ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВИДЕОСИГНАЛОВ С ПРЕПРОЦЕССОРОМ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛОВ С НЕЧЕРЕССТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКОЙ ИЗ ВИДЕОСИГНАЛОВ С ЧЕРЕССТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКОЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВИДЕОСИГНАЛОВ С ПРЕПРОЦЕССОРОМ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛОВ С НЕЧЕРЕССТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКОЙ ИЗ ВИДЕОСИГНАЛОВ С ЧЕРЕССТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКОЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Устройство обработки видеосигналов с процессором для формирования видеосигналов с чересстрочной разверткой к сжатию на уровне кадров содержит устройство для приема полей видеосигнала с чересстрочной разверткой и формирования полей сигналов составляющих яркости и цветности с чересстрочной разверткой. Поля составляющих яркости с чересстрочной разверткой объединяются в соответствующие кадры сигнала яркости и подаются в устройство сжатия для дальнейшей обработки. Поля составляющих цветности с чересстрочной разверткой обрабатываются независимо на уровне полей для формирования строк значений цветности, которые располагаются между строк исходных значений цветности и имеют меньшую плотность элементов изображения и строк. Независимо обработанные поля сигналов цветности с чересстрочной разверткой объединяются в соответствующие кадры сигналов составляющих цветности и подаются для дальнейшей обработки в устройство сжатия. Выполнение интерполяции и субдискретизации сигнала цветности на уровне полей приводит к устранению большей части цветовых искажений вблизи движущихся изображений. Приемное устройство выполнено таким образом, что после декомпрессии осуществляет пост-обработку для получения кадровых данных, имеющих исходную плотность строк и элементов изображения. 3 с. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2118066
Класс(ы) патента: H04N11/02
Номер заявки: 94046265
Дата подачи заявки: 15.03.1993
Дата публикации: 20.08.1998
Заявитель(и): Дженерал Электрик Компани (US)
Автор(ы): Вайн Чарлз Мартин (US); Райтмайер Гленн Артур (US); Уз Камил Метин (US)
Патентообладатель(и): Дженерал Электрик Компани (US)
Описание изобретения: Данное изобретение относится к устройству для преобразования видеосигнала с чересстрочной разверткой в сжатый цифровой сигнал с нечересстрочной разверткой.
Группа экспертов по движущимся изображениям (MPEG) установила стандарт для передачи и хранения видеоданных, предназначенный главным образом для использования в компьютерах. Этот предложенный стандарт подробно описан в документе "Internationa Organization for Standartization", ISO-IEC JT (1/SC 2/WG1), "Coding of Mooving Pictures and Associated Audio", MPEG 90/176 Rev. 2, Dec. 18. 1990. Протокол сигнала включает обработку последовательных кадров видеосигнала с чересстрочной разверткой в соответствии с рядом способов межкадрового и внутрикадрового сжатия. Однако при этом обрабатываются и передаются только нечетные поля соответствующих кадров. Консорциум по усовершенствованным телевизионным системам (ATRС) применил этот протокол для передачи телевизионных изображений с высокой четкостью, при которой обрабатываются и передаются как четные, так и нечетные поля кадров.
В соответствии с протоколом сжатия видеосигнал обрабатывается с разбиением на соответствующие фрагменты изображения, например, размером 16х16 элементов изображения. Такие фрагменты представляются соответствующими макроблоками данных. Каждый макроблок включает шесть блоков данных. Четыре из этих блоков соответствуют информации о яркости, причем каждый блок представляет матрицу из 8х8 элементов изображения. Оставшиеся два блока соответствуют информации о цветности, то есть один блок цветоразностной информации U и один блок цветоразностной информации V (U и V могут представлять собой обычные сигналы B-Y и R-Y). Эти блоки соответственно представляют информацию о цвете для всего макроблока, но в субдискретизированной форме. То есть блок из 16х16 элементов изображения, представляющих цветность, интерполирован с уменьшением количества элементов до блока значений размером 8х8 и интерполированные значения кодированы.
Кодирование выполняется на уровне кадров. Последовательные пары четных и нечетных полей с чересстрочной разверткой сначала объединяются в кадры данных и затем эти кадры данных обрабатываются как единое целое.
На фиг. 1 показан блок значений элементов изображения. Маленькие квадраты представляют отсчеты, соответствующие элементам изображения. Заштрихованные квадраты представляют строки элементов изображения из нечетного поля, а белые квадраты - строки элементов из четного поля. Сжатые данные яркости образуются из матрицы значений отсчетов изображения, расположенных аналогично показанной матрице квадратов. Кружки представляют интерполированные отсчеты цветности, U или V. Обычно каждое значение цветности вычисляется из соответствующих значений соседних элементов изображения, как показано, например, между двумя верхними рядами фигуры. Полученная в результате матрица значений цветности представляет изображение, которое субдискретизировано с коэффициентом 2 как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.
Фиг. 2 иллюстрирует проблему, возникающую при обработке данных на уровне кадров, когда кадры информации образуются из изображений с чересстрочной разверткой. В изображениях с чересстрочной разверткой как нечетные, так и четные поля предназначены для представления составных частей одного изображения в один момент времени. Однако нечетное и четное поля сканируются последовательно, поэтому они не могут представлять одно и то же изображение в один и тот же момент. На самом деле будет иметь место относительное перемещение четных и нечетных полей объекта изображения в одном и том же кадре. Предположим, что на фиг. 2 красный квадрат RO находится, как показано, в нечетном поле и перемещается к месту, занимаемому квадратом RE, в четном поле. Необработанные значения элементов изображения, представляющие красный квадрат, показаны черным цветом как в четном, так и в нечетном полях. В отношении интерполяции значений цветности можно видеть, что из интерполированных значений цветности, связанных с красным квадратом, правильный цвет будут представлять только те, которые содержатся в обоих квадратах RE и RO. Все другие интерполированные значения цветности, связанные с красным квадратом, будут представлять комбинацию цветов. Цветовые искажения увеличиваются из-за того, что обычно осуществляется гамма-коррекция необработанного видеосигнала, подаваемого на компрессор, результатом этой гамма-коррекции является нелинейность интерполированных значений, которая усиливается из-за обратной гамма-функции в дисплейном устройстве.
Наихудшие искажения, наблюдаемые при просмотре изображений, обработанных устройствами сжатия/декомпрессии по стандарту MPEG, представляют собой не проблему MPEG, а результат предварительной обработки. Большие цветные движущиеся объекты создают очень заметные искажения яркости и цветности у своих передних и задних границ. Эти искажения являются неприятными и явно заметными при наблюдении с обычного для зрителя расстояния. Результатом является неправильный цвет в областях внутрикадрового перемещения объекта (то есть перемещения в одном поле относительно другого). Цвет получается неправильным не только по тону, но и по насыщенности и яркости.
Из приведенного на фиг. 2 примера может показаться, что искажения ограничиваются малыми областями, однако это не так. В одном поле относительно другого объект изображения может сместить значительное число строк и элементов изображения, эффект будет проявляться в отношении всех строк и элементов изображения, которые перемещает объект, и будет легко обнаруживаться даже наблюдателем-неспециалистом.
В патенте США N 4698674, кл. H 07 N 7/01, 1987 г. описано устройство для формирования видеосигналов с нечересстрочной разверткой из видеосигналов с чересстрочной разверткой, содержащее источник сигналов с чересстрочной разверткой, следующих в виде соответствующих последовательностей нечетных и четных полей данных, и блок сжатия составляющих видеосигналов на уровне кадров. Недостатком данного устройства является возникновение искажений при передаче движущихся изображений по причинам, указанным выше.
Согласно настоящему изобретению предлагается препроцессор и устройство обработки на уровне кадров, обеспечивающие уменьшение влияния движения изображения на субдискретизированные/интерполированные значения цветности, образованные из кадров видеосигнала, составленных из полей видеосигнала с чересстрочной разверткой. Поля составляющих цветности с чересстрочной разверткой обрабатываются независимо на уровне полей для образования строк значений цветности, которые располагаются между строк исходных значений цветности и имеют меньшую плотность элементов изображения. Независимо обработанные поля сигналов цветности с чересстрочной разверткой объединяются в соответствующие кадры сигналов составляющей цветности и подаются на схемы дальнейшей обработки. Осуществление интерполяции и субдискретизации сигнала цветности на уровне полей приводит к устранению большей части цветовых искажений вблизи движущихся изображений.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения препроцессор содержит устройство для приема полей видеосигнала с чересстрочной разверткой и формирования полей сигналов составляющих яркости и цветности с чересстрочной разверткой. Поля составляющей яркости с чересстрочной разверткой объединяются в соответствующие кадры сигнала яркости и подаются в устройство сжатия для дальнейшей обработки.
В приемнике предусмотрено устройство для пост-обработки декомпрессированного видеосигнала, который был предварительно обработан на уровне полей, а сжат и декомпрессирован на уровне кадров. Устройство содержит декомпрессор для получения кадров декомпрессированных видеоданных и средства интерполяции, которые реагируют на декомпрессированные видеоданные, соответствующие взаимоисключающим полям упомянутых кадров декомпрессированных видеоданных, и служат для формирования кадров видеоданных, имеющих увеличенное число горизонтальных строк изображения.
На фиг. 1 и 2 представлены блоки значений элементов изображения для пояснения изобретения.
Фиг. 3 и 4 иллюстрируют различные способы образования субдискретизированных значений цветности перед сжатием в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 и 6 показаны в блочном виде альтернативные схемы для субдискретизации сигнала цветности согласно соответствующим вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 7 показана блок-схема части системы сжатия видеосигнала согласно изобретению.
На фиг. 8 показана блок-схема части системы декомпрессии видеосигнала согласно изобретению.
На фиг. 9 графически представлен процесс обработки видеоданных после декомпрессии.
На фиг. 10 показан в блочном виде пример схемы для увеличения объема данных цветности, которые перед сжатием были предварительно обработаны на уровне полей.
На фиг. 11 показан в блочном виде пример схемы для увеличения числа отсчетов видеосигнала по вертикали.
Фиг. 7 поясняет схему предварительной обработки для устройства сжатия видеосигнала. На этой фигуре сигналы основных цветов R, G и B с чересстрочной разверткой, например от телевизионной камеры, поступают на матричную схему 40, которая формирует яркостную Y и цветоразностные U и V составляющие сигнала. Предполагается, что выходные сигналы схемы 40 являются дискретизированными данными, представленными в цифровом виде. Составляющая яркости с чересстрочной разверткой подается на кадровое запоминающее устройство 45, где последовательные нечетные и четные поля сигнала яркости объединяются в соответствующие кадры данных яркости. Кадры данных яркости последовательно подаются в устройство 46 сжатия видеосигнала для сжатия и передачи. Устройство 46 сжатия составляющих видеосигнала может быть выполнено аналогично устройству, описанному в патенте США N 5122875 и предназначенному для обработки видеоданных согласно протоколу, аналогичному MPEG. Сигнал яркости, как таковой, обрабатывается по существу независимо от информации о цветности (за исключением влияния объема сжатых данных цветности на квантование сжатых данных).
Составляющие U и V цветности предварительно обрабатываются независимо, но одинаковым образом, блоками 42, 43 и 41, 44 соответственно. Что касается составляющей U, то последовательные поля данных составляющих U цветности подаются в блок 42, где они интерполируются и субдискретизируются как по вертикали, так и по горизонтали. Последовательные поля интерполированных и субдискретизированных данных U из блока 42 подаются в запоминающее устройство 43. В запоминающем устройстве 43 последовательные нечетные и четные поля данных, поступающие из блока 42, объединяются в соответствующие кадры данных U, которые затем подаются кадр за кадром для сжатия и передачи на блок 46.
На фиг. 3 показана матрица из квадратов, состоящая из 8 рядов и 8 столбцов и представляющая, например, необработанные данные составляющей U цветности для элементов изображения. Матрица из 4х4 кружков представляет субдискретизированные данные составляющей U цветности. Строки с нечетными и четными номерами соответствуют данным из нечетного и четного полей соответственно. Стрелки, направленные от квадратов необработанных данных к соответствующим кружкам, указывают на элементы изображения необработанных данных, которые участвуют в формировании результирующих субдискретизированных данных цветности. Видно, что результирующие значения субдискретизированных данных формируются только данными нечетных полей или только данными четных полей. Номинально субдискретизация выполняется до того, как данные полей объединяются в кадры данных. Необработанные данные представлены в комбинированном виде для того, чтобы показать пространственное расположение субдискретизированных данных относительно необработанных данных. Ряды субдискретизированных данных располагаются в виде матрицы согласно протоколу MPEG. Отметим, что ряды субдискретизированных данных не являются равноудаленными от рядов необработанных данных, участвующих в формировании рядов субдискретизированных данных. Если, например, необходимо соблюсти протокол MPEG в части, касающейся расположения составляющих цветности относительно необработанных данных, то очевидно, что два ряда необработанных данных, участвующие в формировании ряда субдискретизированных данных, не должны вносить одинаковый вклад. Рассмотрим субдискретизированное значение X, которое формируется с участием необработанных элементов изображения A, B, C и D. Элементы изображения A и B, находящиеся ближе к X, чем элементы C и D, обеспечивает больший вклад в соответствии с уравнением
X = (3[A+B] + [C+D])/8(1).
Ряд (например, SE1) субдискретизированных данных формируется из данных элементов изображения рядов 2 и 4. Однако в приемнике соответствующие ряды 2 и 4 не могут быть восстановлены из переданного ряда субдискретизированных данных SE1 без потери четкости. Если некоторая потеря четкости приемлема, то в таком случае принятые субдискретизированные данные могут быть преобразованы с повышением частоты путем интерполяции по горизонтали для образования строк растра, имеющих плотность элементов изображения по горизонтали, равную исходной. Эти интерполированные строки могут быть повторены в качестве замены для соответствующих строк, из которых были получены строки субдискретизированных данных. Альтернативно, строки восстанавливаемой информации могут быть воссозданы с большей четкостью по вертикали путем выполнения интерполяции восстанавливаемых отсчетов как по вертикали, так и по горизонтали.
Предположим, что ряды данных SEi были сформированы согласно зависимости, заданной уравнением (1). Примерный алгоритм для преобразования с увеличением частоты таких данных по вертикали может иметь следующий вид:
R4i = 7/8 (SE1i) + 1/8 (SE2i)(2),
R6i = 3/8 (SE1i) + 5/8 (SE2i)(3),
где R4i и R6i - i-е значения отсчетов, образованные для рядов 4 и 6 соответственно, а SE1i и SE2i - i-е отсчеты в рядах SE1 и SE2 восстановленных данных.
На фиг. 4 в графическом виде представлен альтернативный способ для образования субдискретизированных значений цветности на уровне полей. В этом примере ряды субдискретизированных данных нечетного (четного) поля получаются из одиночных рядов необработанных данных нечетного (четного) поля. Следует заметить, что этот способ сам по себе не позволяет получить точки субдискретизированных данных, имеющие пространственное расположение согласно стандарту MPEG, а разрешающая способность по горизонтали в воспроизводимых изображениях приносится в жертву разрешающей способности по вертикали. Однако каждый ряд восстанавливаемых данных восстанавливается исключительно из различных переданных данных. Четыре необработанных элемента изображения, участвующие в образовании каждого субдискретизированного элемента изображения, могут вносить свой вклад в равных пропорциях, так как сигнал дискретизируется существенно избыточно по отношению к ширине полосы сигнала цветности. Альтернативно, вклады от ближних и дальних необработанных элементов изображения могут относиться друг к другу как 3:1. Восстановление в приемнике данных цветности в случае сигнала, субдискретизированного согласно фиг. 4, требует просто интерполяции по горизонтали, то есть увеличения числа отсчетов по горизонтали в соотношении 4:1.
На фиг. 5 показаны схемы, которые могут быть использованы в блоках 41 и 42 фиг. 7 для получения субдискретизированных значений цветности. Блокам 41 и 42 могут предшествовать соответствующие фильтры нижних частот, используемые для ограничения ширины полосы подаваемого сигнала составляющей цветности с целью выполнения критерия дискретизации Найквиста. Блоки 10-22 на фиг. 5 формируют строки значений отсчетов, которые фактически располагаются между каждой парой необработанных отсчетов и между каждой парой строк растра. Блоки 23 и 24 выбирают соответствующие отсчеты из образованных отсчетов для формирования субдискретизированного сигнала. Отсчеты входного сигнала появляются в виде взаимоисключающих полей данных с частотой дискретизации Fs. Входные данные подаются на каскадное соединение элемента 12 задержки на один период дискретизации, элемента 14 задержки на время, меньшее, чем длительность строки, на один период дискретизации, и еще одного элемента 16 задержки на один период дискретизации. В некоторый момент времени отсчеты, имеющиеся на входном и выходном выводах элемента 16, соответствуют элементам изображения D и C (фиг. 3), и одновременно отсчеты, имеющиеся на входном и выходном выводах элемента 12, соответствуют элементам изображения B и A. Входные отсчеты поступают в устройство 18 весовой обработки, которое масштабирует поданные на него отсчеты с коэффициентом W1. Задержанные отсчеты, имеющиеся на выходных выводах элементов 12, 14 и 16, соответственно подаются в устройстве 19, 20 и 21 весовой обработки, которые масштабируют отсчеты с коэффициентами W2, W3 и W4 соответственно. Масштабированные отсчеты с выходов устройств 18-21 весовой обработки суммируются в сумматоре 22, который выдает последовательные суммы с частотой дискретизации входного сигнала. Если предположим, что отсчеты B, A, D и C подаются соответственно на устройства 18, 19, 20 и 21 весовой обработки, то выходные отсчеты SE1i , выдаваемые сумматором 22, будут иметь вид
SE1i = W1(B) + W2(A) + W3(D) + W4(C)(4).
Если весовые коэффициенты W1, W2, W3 и W4 установлены равными 3/8, 3/8, 1/8 и 1/8 соответственно, то сумматор обеспечивает значения отсчетов, соответствующие уравнению (1). В другом случае, если все весовые коэффициенты установлены равными 1/4, то результирующие значения будут пространственно располагаться, фактически совпадая с рядом 3 (фиг. 3), то есть посередине между двумя строками растра, вносящими вклад в интерполированные значения.
Как показано, сумматор выдает отсчеты, которые находятся по горизонтали между следующими один за другим необработанными элементами изображения, а по вертикали - между последовательными строками. Желательно получить сигнал, который субдискретизирован с коэффициентом 2 как по горизонтали, так и по вертикали. Субдискретизация осуществляется с помощью отбора каждой второй суммы в каждой второй строке интерполированных сумм. Отбор выполняется запоминанием выходного сигнала сумматора 22 в регистре 23 данных. Регистр 23 данных запоминает и подает на выход данные, которые имеются на его входе D данных непосредственно перед передним фронтом сигнала синхронизации, подаваемого на вход C синхронизации. Сигнал синхронизации, подаваемый в регистр 23 данных, формируется с помощью выполнения логической операции "И" (24) над прямоугольными импульсами (Fн/2), следующими с частотой, равной половине частоты строк, и прямоугольными импульсами (Fs/2), следующими с частотой, равной половине частоты дискретизации.
На фиг. 6 приведена альтернативная схема субдискретизации, которая реализует способ, показанный на фиг. 4. Согласно фиг. 4, интерполированные значения получаются из одиночных строк необработанных значений элементов изображения. Типичные коэффициенты масштабирования W5, W6, W7 и W8, которые могут быть поданы в устройство 35-38, составляют 1/8, 3/8, 3/8 и 1/8 соответственно. Эти коэффициенты обеспечивают парциальную пространственную целостность по горизонтали. Если это не имеет значения, то тогда все коэффициенты масштабирования W5, W6, W7 и W8 могут быть выбраны равными 1//4.
Сущность изобретения заключается не в частных особенностях процесса интерполяции/субдискретизации, а в том, в каком месте в цепи операций обработки сигнала он осуществляется. Процесс интерполяции/субдискретизации для исходных данных с чересстрочной разверткой должен выполняться на уровне полей, а не кадров, до сжатия видеосигнала.
На фиг. 8 показана часть схемы для обработки сжатого сигнала в приемном устройстве, приспособленном для обработки сигнала, предварительно обработанного согласно упомянутому выше способу. Принятые данные подаются в устройстве 50 декомпрессии, где видеоданные декомпрессируются на уровне кадров. Декомпрессированные составляющие яркости и цветности запоминаются в кадровых запоминающих устройствах 51, 52 и 53 соответственно, что представляет собой часть процесса декомпрессии. Соответствующие кадры видеоданных разбиваются (54-56) на соответствующие поля (по крайней мере фигурально). Соответствующие поля данных цветности преобразуются (57, 58) с увеличением частоты на уровне полей, то есть субдискретизированные данные цветности, появляющиеся с частотой элементов изображения N и частотой строк M, обрабатываются для получения элементов изображения с частотой 2N в строках, следующих с частотой 2M. После этого данные яркости четного (нечетного) полей матрицируются (59) с данными цветности четного (нечетного) полей для образования видеосигналов основных цветов R, G и B.
Постобработка, выполняемая после декомпрессии, представлена графически на фиг. 9. Перемещаясь из верхней левой части фигуры по часовой стрелке, кадр декомпрессированной/субдискретизированной составляющей цветности (U или V) разделяется на соответствующие нечетное и четное поля. Нечетное и четное поля данных преобразуются с увеличением плотности элементов изображения и строк до плотности, эквивалентной плотности необработанных данных элементов изображения, например, на выходе схемы 40 на фиг. 7. Преобразованные с повышением плотности поля данных цветности затем матрицируются с полями соответствующих данных яркости с целью получения выходных видеосигналов R, G и B. Заметим, что в процессе матрицирования четные (нечетные) поля данных яркости матрицируются с соответствующими четными (нечетными) полями сигнала цветности, преобразованного с повышением плотности данных.
Фиг. 10 иллюстрирует пример реализации схемы для преобразования с повышением частоты субдискретизированных данных цветности (предполагая субдискретизацию в виде, показанном на фиг. 4). Показанное устройство выполняет удвоение числа элементов изображения в горизонтальных строках растра и затем каждую преобразованную с повышением частоты строку подает на выход дважды, чтобы осуществлять удвоение числа строк в поле. Схема на фиг. 10 имеет два канала: один для обработки нечетных полей и один для обработки четных полей. Оба поля присутствуют одновременно, так как декомпрессор обеспечивает декомпрессированные данные на уровне кадров. Преобразованные данные из двух каналов перемежаются по строкам в мультиплексоре 109 и выводятся в запоминающее устройство 110. После этого данные могут считываться из запоминающего устройства 110 для выполнения матрицирования взаимоисключающих данных четного и нечетного полей.
Данные составляющей цветности U или V от блока 56 (55) выбора поля подаются на входные шины 98 и 99 нечетных и четных полей соответственно. (Поскольку каналы четных и нечетных полей работают одинаково, далее будет описан только канал нечетных полей.) Данные нечетного поля стабилизируются в первом элементе 100 задержки на один период дискретизации и подаются на второй элемент 101 задержки на один период дискретизации. Задержанные отсчеты с выходов элементов 100 и 101 подаются на соответствующие входы сумматора 102, который суммирует поданные отсчеты. Суммы делятся на два для вычисления среднего значения суммируемых отсчетов, и это среднее значение образует значение промежуточного элемента изображения, расположенного пространственно между двумя значениями отсчетов, образующих сумму. Среднее значение подается на один из входов мультиплексора 104. Задержанный отсчет от элемента 100 подается на второй вход мультиплексора 104. Сигнал синхронизации в форме меандра с частотой, равной частоте субдискретизированных отсчетов, используется для поочередного соединения двух входов мультиплексора с его выходом. Выходной сигнал мультиплексора 104 состоит из последовательности декопрессированных отсчетов цветности, чередующихся с вычисленными (промежуточными) отсчетами от делителя 103. Частота следования отсчетов на выходе мультиплексора 104 в два раза превышает частоту следования отсчетов, подаваемых на элемент 100 задержки.
Отсчеты с выхода мультиплексора 104 подаются на следующий мультиплексор 105, которым управляют таким образом, что каждая вторая строка отсчетов подается в запоминающее устройство 106, а расположенные между ними строки отсчетов - в запоминающее устройство 107. В запоминающих устройствах 106 и 107 данные записываются и считываются с удвоенной частотой следования субдискретизированных элементов изображения (с исходной частотой дискретизации). Два запоминающих устройства используются таким образом, что данные могут считываться из одного запоминающего устройства в то время, как в другое записываются новые данные.
Данные из соответствующих запоминающих устройства подаются на мультиплексор 19, который последовательно обращается к данным четырех запоминающих устройств для формирования на выходе последовательных повторяющихся строк данных нечетного поля, чередующихся с повторяющимися строками данных четного поля. Характерная последовательность данных на выходе мультиплексора 109 имеет вид O0, E0, O0, E0, O1, E1, O1, E1, O2, E2, и т.д., где Oi и Ei обозначает нечетные и четные строки выходных данных. Индекс i указывает строку субдискретизированных данных, из которых образуется строка выходных данных. Такое преобразование с увеличением частоты по вертикали является преобразованием типа "повтор строки".
На фиг. 11 показан пример преобразователя с повышением частоты по вертикали, предназначенного для получения интерполированных по вертикали строк отсчетов в соответствии с уравнениями (2) и (3). Эта схема может быть применена вместо блоков, расположенных между мультиплексорами 104 и 109 на фиг. 10. Одна схема, показанная на фиг. 11, будет использоваться в каждом из каналов схемы, показанной на фиг. 10. Схема, показанная на фиг. 11, предназначена для одновременного формирования двух строк выходных данных вместо каждой строки данных, выводимых из мультиплексора 104. Предположим, что преобразованные с повышением частоты по горизонтали варианты рядов SE1 и SE2 (фиг. 3) были последовательно выведены из мультиплексора 104 и поданы на схему фиг. 11. Ряды данных подаются на элементы 200 задержки на длительность одной строки так, что расположенные на одной вертикальной линии данные из рядов SE2 и SE1 одновременно присутствуют соответственно на входе и выходе элемента 200 задержки. Расположенные на одной вертикальной линии данные из рядов SE2 и SE1 масштабируются с коэффициентами 3/8 и 5/8 в устройствах 202 и 204 весовой обработки соответственно. Масштабированные значения с выходов устройств 202 и 204 суммируются в сумматоре 205 для образования значений составляющей цветности для элементов изображения, представляющих ряд 6. Расположенные на одной вертикальной линии данные из рядов SE2 и SE1 масштабируются с коэффициентами 7/8 и 1/8 в устройствах 208 и 209 весовой обработки соответственно. Масштабирование значения с выходов устройств 208 и 209 суммируются в сумматоре 210 для образования представляющих ряд 4 значений составляющей цветности для элементов изображения. Две вычисленные строки данных подаются на мультиплексор 212, который направляет пары строк в одно из двух запоминающих устройств. Данные из соответствующих запоминающих устройств считываются последовательно в таком порядке, что данные четных и нечетных полей чередуются, или, если необходимо, формируются отдельные четные поля и нечетные поля.
Формула изобретения: 1. Устройство для обработки видеосигналов с препроцессором для формирования видеосигналов с нечересстрочной разверткой из видеосигналов с чересстрочной разверткой, содержащее источник сигналов с чересстрочной разверткой, следующих в виде соответствующих последовательностей нечетных и четных полей данных, и блок сжатия составляющих видеосигналов на уровне кадров, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средство объединения последовательных полей данных составляющей яркости в соответствующие кадры данных составляющей яркости, выход и вход которого соответственно подключены к первому входу блока сжатия составляющих видеосигналов на уровне кадров и первому выходу источника сигнала, первые и вторые средства, реагирующие на нечетные поля данных составляющих сигнала цветности и на четные поля данных составляющих сигнала цветности для интерполяции данных составляющих цветности с получением отсчетов сигнала, представляющих точки изображения, отличные от точек изображения, представленных упомянутыми сигналами составляющих цветности от источника, а также для получения обработанных соответственно нечетных и четных полей данных составляющих цветности, субдискретизированных по вертикали, входы первого и второго указанных средств подключены соответственно к второму и третьему выходам источника сигнала, первый и второй формирователи чередующихся полей из интерполированных и субдискретизированных нечетных и четных полей данных составляющих цветности, входы которых подключены соответственно к выходам соответственно первого и второго средств, реагирующих на нечетные и четные поля данных составляющих цветности, а выходы первого и второго формирователей чередующихся полей подключены соответственно к второму и третьему входам блока сжатия, выход которого является выходом устройства.
2. Устройство для обработки видеосигналов с препроцессором для формирования видеосигналов с нечересстрочной разверткой из видеосигналов с чересстрочной разверткой, содержащее источник сигналов составляющих цветности с чересстрочной разверткой, следующих в виде соответствующих последовательностей нечетных и четных полей данных, и блок сжатия данных на уровне кадров, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства, реагирующие исключительно на нечетные поля данных составляющих цветности и исключительно на четные поля данных составляющих цветности для интерполяции данных составляющих цветности с получением соответствующих нечетных и четных полей данных составляющих цветности, субдискретизированных по меньшей мере по вертикали, и средства, подключенные к указанным средствам интерполяции, для формирования чередующихся полей из интерполированных субдискретизированных нечетных и четных полей данных составляющих цветности, подаваемых в указанный блок сжатия данных на уровне кадров.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутые средства, реагирующие на взаимоисключающие нечетные или четные поля данных составляющих цветности для интерполяции данных составляющих цветности с получением данных составляющих цветности, субдискретизированных по меньшей мере по вертикали, дополнительно содержат средства для интерполяции и субдискретизации по горизонтали упомянутых данных составляющих цветности.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутые средства интерполяции выполнены с возможностью объединения отсчетов из следующих друг за другом строк поля в соотношении 3 : 1 и объединения следующих друг за другом по горизонтали отсчетов в соотношении 1 : 1.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутые средства интерполяции выполнены с возможностью объединения отсчетов из следующих друг за другом строк поля в соотношении 1 : 1 и объединения следующих друг за другом по горизонтали отсчетов в соотношении 1 : 1.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутые средства, реагирующие на взаимоисключающие нечетные или четные поля данных составляющих цветности для интерполяции данных составляющих цветности с получением данных составляющих цветности, субдискретизированных по меньшей мере по вертикали, содержат средства для интерполяции по горизонтали этих данных составляющих цветности и для субдискретизации интерполированных по горизонтали данных составляющих цветности с формированием одного значения элемента изображения по горизонтали для четырех необработанных значений элементов изображения для каждой строки нечетных полей, и средства для интерполяции по горизонтали данных составляющих цветности и для субдискретизации интерполированных по горизонтали данных составляющих цветности с формированием одного значения элемента изображения по горизонтали для четырех необработанных значений элементов изображения для каждой строки четных полей, причем субдискретизированные элементы изображения четного поля расположены между субдискретизированными элементами изображения нечетного поля.
7. Устройство для пост-обработки декомпрессированного видеосигнала, предварительно обработанного с применением интерполяции и субдискретизации на уровне полей и затем сжатого на уровне кадров, отличающееся тем, что оно содержит декомпрессор, работающий на уровне кадров, для получения кадров декомпрессированных видеоданных и интерполятор, подключенный к указанному декомпрессору и реагирующий соответственно на декомпрессированные видеоданные, соответствующие исключительно нечетным полям и исключительно четным полям упомянутых кадров декомпрессированных видеоданных, для формирования кадров видеоданных, имеющих увеличенное число горизонтальных строк изображения.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что упомянутые декомпрессированные видеоданные содержат данные составляющей яркости и данные составляющих цветности, а указанные данные составляющих цветности подаются на упомянутый интерполятор, при этом указанное устройство дополнительно содержит средства для объединения нечетных полей упомянутых кадров видеоданных, формируемых упомянутым интерполятором, с соответствующими нечетными полями упомянутых данных составляющей яркости и для объединения четных полей упомянутых кадров видеоданных, формируемых упомянутым интерполятором, с соответствующими четными полями упомянутых данных составляющей яркости.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что упомянутые средства объединения представляют собой средства матрицирования для формирования красного, синего и зеленого цветовых сигналов.
10. Устройство по любому из пп.7 - 9, отличающееся тем, что интерполятор содержит средства интерполяции видеоданных как по горизонтали, так и по вертикали, для формирования сигнала, представляющего изображение, с большим эффективным разрешением.
11. Устройство по любому из пп.7 - 10, отличающееся тем, что интерполятор содержит средства для объединения данных цветности из последовательных горизонтальных строк декомпрессированных данных в соотношении 1 : 8 для формирования строк, следующих через одну, с повышенной частотой и для объединения данных цветности из упомянутых последовательностей горизонтальных строк декомпрессированных данных в соотношении 3 : 5 для формирования промежуточных строк с повышенной частотой.
12. Устройство по любому из пп.7 - 11, отличающееся тем, что интерполятор содержит средства для поочередной выдачи интерполированных по горизонтали данных элементов изображения и декомпрессированных данных элементов изображения для формирования данных элементов изображения с повышенной частотой по горизонтали, а также средства для преобразования с повышением частоты по вертикали упомянутых данных элементов изображения с повышенной частотой по горизонтали.