DE69727426T2 - Verarbeitungsschaltung für digitale Videosignale - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verarbeitungsschaltung für ein digitales Videosignal, und insbesondere eine Verarbeitungsschaltung für ein digitales Videosignal beispielsweise für einen digitalen Videobandrecorder oder eine digitale Videokamera zum Verarbeiten eines Schwarz/Weiß-Videosignals.
- Im allgemeinen werden, wenn Videodaten auf einem Videoband in einem digitalen Videokassettenrecorder oder in einem digitalen Camcorder aufgezeichnet werden, die Videodaten in einem vorbestimmten Format aufgezeichnet.
-
1A bis1C veranschaulichen eines der Aufzeichnungsformate eines üblichen digitalen Videokassettenrecorders. -
1A stellt einen Block einer diskreten Cosinus-Transformation (DCT) dar, welcher ein Satz von 8 × 8 (64) Pixeln ist.1B stellt einen Makroblock mit 6 DCT-Blöcken dar, d. h., vier Bildhelligkeits-, bzw. Luminanzkomponenten Y1, Y2, Y3 und Y4 und zwei Farbdifferenzkomponenten Cb und Cr.1C tellt ein Videosegment dar, welches aus fünf Makroblöcken MB1, MB2, MB3, MB4 und MB5 besteht. Jeder von den DCT-Blöcken für die Luminanzkomponenten Y1, Y2, Y3 und Y4 der Makroblöcke in1B ist diskret Cosinus-transformiert, so daß 14 Bytes an DCT-Koeffizienten vorhanden sind, welche einen DC-Koeffizienten und mehrere AC-Koeffizienten enthalten. Außerdem ist jeder von den DCT-Blöcken für die Farbdifferenzkomponente Cb und Cr diskret auf 10 Bytes an DCT-Koeffizienten Cosinus-transformiert, welche einen DC-Koeffizienten und mehrere AC-Koeffizienten enthalten. - Jedoch werden in einem herkömmlichen digitalen Videosignalrecorder, selbst wenn ein Benutzer ein Schwarz/Weiß-Videosignal aufnimmt, die AC-Koeffizienten der Farbdifferenzkomponenten Cb und Cr immer noch auf dem Band aufgezeichnet, was zu einer Verringerung des Kompressionswirkungsgrades führt. Ferner können die AC-Koeffizienten der Farbdifferenzkomponenten Cb und Cr variieren, ohne auf einem vorbestimmten Pegel gehalten zu werden, was zu Rauschen in dem Videosignal führt.
- JP-A-63-175593 (Toshiba Corporation) offenbart einen analogen Farbdecoder, welcher das Vorhandensein eines Farbsynchronsignals in einem Videosignal detektiert und einen Relaisumschaltkreis bereitstellt, um ein RGB-Ausgangssignal durch ein Luminanzsignal zu ersetzen, wenn das Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist.
- Es ist ein Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Schwarz/Weiß-Videosignalrecorder zum Reduzieren von Rauschen und Aufzeichnen eines Schwarz/ Weiß-Videosignals mit hoher Auflösung bereitzustellen, wenn nur ein Schwarz/Weiß-Signal von einem Videosignal aufgezeichnet werden soll.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verarbeitungsschaltung für Videosignale zum Komprimieren eines digitalen Videosignals und Aufzeichnen des komprimierten Signals bereitgestellt. In der Verarbeitungsschaltung für ein digitales Videosignal detektiert ein Schwarz/Weiß-Signal-Detektor, ob ein digitales Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist und gibt ein Detektionssignal aus, wenn festgestellt wird, daß das digitale Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist. Eine Blockverarbeitungsschaltung ordnet das digitale Videosignal mittels vorbestimmter Blockeinheiten aus dem Schwarz/ Weiß-Signal-Detektor um. Ein Signalkompressor komprimiert das von der Blockverarbeitungsschaltung ausgegebene umgeordnete Videosignal. Ein Modulator moduliert das von dem Signalkompressor ausgegebene komprimierte Videosignal und eine Schwarz/ Weiß-Signalinformation. Eine Steuerung erzeugt ein Kompressionssteuersignal zur Ausgabe an den Signalkompressor und gibt die Schwarz/Weiß-Signalinformation an den Modulator als Antwort auf das Detektionssignal aus. Wenn das Kompressionssteuersignal empfangen wird, führt der Signalkompressor eine Transformationscodierung des umgeordneten Videosignals in der Weise durch, daß eine Farbkomponente nur mit einem DC-Koeffizienten codiert wird. Demzufolge kann ein Schwarz/Weiß-Videosignal mit einer höheren Auflösung aufgezeichnet werden.
- Bevorzugt stellt der Signaldetektor fest, daß das digitale Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist, wenn ein Farbsynchronsignal in dem digitalen Videosignal fehlt.
- Bevorzugt wandelt der Datenkompressor den Wert des DC-Koeffizienten des codierten Signals in einen vorbestimmten Wert um, wenn das Kompressionssteuersignal empfan gen wird. Der vorbestimmte Wert ist bevorzugt ein Mittelwert von durch 8 Bits dargestellten Zahlen.
- Für ein besseres Verständnis der Erfindung und zur Darstellung, wie Ausführungsformen dersselben in die Praxis umgesetzt werden können, wird nun im Rahmen eines Beispiels auf die beigefügten Schaltbilder Bezug genommen, in welchen:
-
1A –1C Aufzeichnungsformate eines üblichen digitalen Videokassettenrecorders darstellen; -
2 eine Blockdarstellung einer Ausführungsform einer Verarbeitungsschaltung für ein digitales Videosignal gemäß der vorliegenden Erfindung ist. - Gemäß
2 enthält eine Verarbeitungsschaltung für Videosignale einen Schwarz/-Weiß-Signal-Detektor210 zum Ermitteln, ob ein Eingangsvideosignal ein Schwarz/-Weiß-Signal ist, eine Blockverarbeitungsschaltung220 zum Umordnen der durch den Schwarz/Weiß-Signal-Detektor210 ausgegebenen Videodaten, um ein Videosegment aufzubauen, einen Speicher214 zum temporären Speichern der von der Blockverarbeitungsschaltung220 verarbeiteten Daten, einen Datenkompressor250 zum Komprimieren der von der Blockverarbeitungsschaltung220 ausgegebenen Daten, einen Paritätsaddierer260 zum Addieren einer Parität auf die von dem Datenkompressor250 ausgegebenen komprimierten Videodaten, einen Modulator270 zum Modulieren von dem Paritätsaddierer260 erhaltener Videodaten und von Schwarz/Weiß-Signalinfonnationsdaten, einen Aufzeichnungskopf280 zum Aufzeichnen der modulierten Daten in einem Aufzeichnungsmedium und eine Steuerung230 zum Anlegen eines Kompressionssteuersignals an den Datenkompressor250 , um Farbkomponenten auf einen vorbestimmten Wert zu legen, und eine Schwarz/Weiß-Signalinformation gemäß dem Detektionssignal aus dem Schwarz/Weiß-Signal-Detektor210 zu erzeugen. - In
2 ist ein Eingangsvideosignal ein digitales Videosignal, das aus einem analogen Videosignal so umgewandelt wird, daß es in einem Aufzeichnungsmedium eines digitalen Videokassettenrecorders oder einer digitalen Videokamera aufgezeichnet werden kann. - Der Schwarz/Weiß-Signal-Detektor
210 ermittelt, ob das digitale Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal oder ein Farbsignal ist. Es gibt viele Verfahren für eine derartige Ermittlung. Beispielsweise wird, wenn ein digitales Videosignal kein Farbsynchronsignal enthält, das digitale Videosignal als ein Schwarz/Weiß-Signal ermittelt, und ansonsten dieses als ein Farbsignal ermittelt. - Die Blockverarbeitungsschaltung
220 führt eine Umordnung der von Schwarz/Weiß-Signal-Detektor210 ausgegebenen Daten durch, um den Kompressionswirkungsgrad zu steigern. Wenn die Daten umgeordnet sind, werden Makroblockeinheiten von fünf unterschiedlichen Bereichen eines Rahmens genommen und zu einer Segmenteinheit kombiniert. Der Speicher240 speichert kurzzeitig von der Blockverarbeitungsschaltung220 verarbeitete Daten. Während der Wiedergabe werden die umgeordneten Daten wieder zurückgewonnen, so daß sie die Originaldaten in einer nicht dargestellten Wiedergabeeinrichtung sind. - Der Datenkompressor
250 komprimiert das digitale Videosignal aus dem Blockverarbeitungsschaltung220 durch Ausführen einer diskreten Cosinustransformation (DCT) und einer variablen Längencodierung (VLC). - Wenn der Schwarz/Weiß-Signal-Detektor
210 ein Schwarz/Weiß-Videosignal empfängt, legt er ein Schwarz/Weiß-Detektionssignal, welches ein in hohem Zustand aktiver Impuls ist, an die Steuerung230 an. Nach dem Empfang des Detektionssignals erzeugt die Steuerung230 das Kompressionssteuersignal zur Ausgabe an den Datenkompressor250 so, daß der Datenkompressor250 das umgeordnete Videosignal nur mit einem DC-Koeffizienten transformations-codiert. Ferner gibt die Steuerung230 die Schwarz/-Weiß-Signalinformation an den Modulator270 als Reaktion auf das Detektionssignal aus. - Als Reaktion auf das von der Steuerung
230 ausgegebene Kompressionssteuersignal wandelt der Datenkompressor250 einen DC-Koeffizienten zwischen den DCT-Koeffizienten der Farbdifferenzkomponenten Cb und Cr in einem vorbestimmten DC-Wert um und setzt die AC-Koeffizienten auf Null. - Da die AC-Koeffizienten zu Null werden, d. h., kein veränderliches Signal mit Ausnahme des DC-Signals vorliegt, wird das Rauschen in einem Eingangsvideodatensignal oder Quantisierungsrauschen verringert.
- Ferner können, wenn die Datenmenge der codierten Luminanzkomponenten groß ist, die Luminanzkomponenten in dem Bereich aufgezeichnet werden, welcher für die AC-Koeffizienten der Farbkomponenten zugewiesen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der DC-Pegel
128 , was ein Mittelwert der durch 8 Bit dargestellten Zahlen ist. - Demzufolge wird, wenn die Farbkomponente in einem vorbestimmten DC-Wert in den Datenkompressor
250 umgewandelt wird, die Auflösung gesteigert, da mehr AC-Koeffizienten der transformierten Luminanzkomponenten in dem Bereich für die Farbkomponenten Cr und Cb des in1B dargestellten Makroblockes im Vergleich zu dem Fall aufgezeichnet werden können, in welchem ein Farbsignal vorliegt. - Außerdem addiert der Paritätsaddierer
260 eine Parität auf die von dem Datenkompressor350 ausgegebenen Videodaten, so daß die Videodaten aus dem Medium mit einem vernachlässigbaren Fehler während eines Abspielvorgangs wiedergegeben werden. Der Modulator270 moduliert die von den Paritätsaddierer260 ausgegebenen Videodaten und die von der Steuerung230 ausgegebene Schwarz/Weiß-Signalinformation, so daß ein Aufzeichnungskopf280 die modulierten Daten auf dem Aufzeichnungsmedium aufzeichnet. - Die Schwarz/Weiß-Signalinformation, welche als eine Seiteninformation aufgezeichnet wird, wird zum Wiedergeben der aufgezeichneten Daten in einem Schwarz/Weiß-Videosignal während des Abspielvorgangs verwendet.
- Wie vorstehend beschrieben reduzieren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Rauschen, indem eine Farbkomponente auf einen vorbestimmten Pegel eingestellt wird, wenn ein Videosignal in einem Schwarz/Weiß-Modus aufgezeichnet wird. Ferner kann eine Luminanzkomponente in dem Bereich aufgezeichnet werden, in welchem ansonsten die Farbkomponente aufgezeichnet würde, und dadurch die Auflösung des Signals gesteigert werden.
Claims (4)
- Verarbeitungsschaltung für digitale Videosignale zum Komprimieren eines digitalen Videosignals und Aufzeichnen des komprimierten Signals, umfassen: einen Schwarz/Weiß-Signal-Detektor (
210 ) zum Ermitteln, ob das digitale Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist, und zum Ausgeben eines Detektionssignals, wenn ermittelt wird, daß das digitale Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist; eine Blockverarbeitungsschaltung (220 ) zum Umordnen des digitalen Videosignals aus dem Schwarz/Weiß-Signal-Detektor (210 ) durch vorbestimmte Blockeinheiten; einen Signalkompressor (250 ) zum Komprimieren des von der Blockverarbeitungsschaltung (220 ) ausgegebenen umgeordneten Videosignals; einen Modulator (270 ) zum Modulieren des von dem Signalkompressor (250 ) ausgegebenen Videosignals und einer Schwarz/Weiß-Signalinformation; und eine Steuerung (230 ) zum Erzeugen eines Kompressionssteuersignals zur Ausgabe an den Signalkompressor (250 ) und zum Ausgeben der Schwarz/Weiß-Signalinformation an den Modulator (270 ) als Reaktion auf das Detektionssignal, wobei der Signalkompressor (250 ) eine Transformationscodierung des umgeordneten Videosignals in der Weise durchführt, daß eine Farbkomponente nur mit einem DC-Koeffizienten codiert wird, wenn das Kompressionssteuersignal empfangen wird. - Verarbeitungsschaltung für digitale Videosignale nach Anspruch 1, wobei der Signaldetektor (
210 ) ermittelt, daß das digitale Videosignal ein Schwarz/Weiß-Signal ist, wenn ein Farbsynchronsignal in dem digitalen Videosignal fehlt. - Verarbeitungsschaltung für digitale Videosignale nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Datenkompressor (
250 ) den Wert des DC-Koeffizienten des codierten Signals in einem vorbestimmten Wert umwandelt, wenn das Kompressionssteuersignal empfangen wird. - Verarbeitungsschaltung für digitale Videosignale nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte Wert ein Mittelwert von durch 8 Bits dargestellten Zahlen ist.
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