DE3309715C2

DE3309715C2 -

Info

Publication number: DE3309715C2
Application number: DE19833309715
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6100 Darmstadt De Illetschko
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1989-12-28
Also published as: GB2138237A; DE3309715A1; GB2138237B; GB8404371D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem System nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits Systeme zur Verminde rung des Rauschens in Fernsehsignalen bekannt, bei wel chen die Fernsehsignale um eine Bildperiode verzögert und nach Bewertung mit einem Korrekturfaktor den ebenfalls bewerteten unverzögerten Fernsehsignalen hinzuaddiert werden. Die Wirkung dieser bekannen Systeme beruht darauf, daß Unterschiede von einem Fernsehvollbild zum folgenden ausgemittelt werden. Diese Mittelung hat jedoch nicht nur die erwünschte Rauschreduzierung, sondern auch eine Bewe gungsunschärfe zur Folge. Es ist daher erforderlich, bei Bewegungen die Wirkung der Mittelung herabzusetzen. Es sind also Mittel vorzusehen, welche eine Unterscheidung zwischen den durch das Rauschen bedingten Unterschieden und Bewe gungen ermöglichen.

Hierzu ist es bekannt (US-PS 40 58 836), die Differenz zwischen dem unverzögerten und dem verzögerten Fernseh signal zu bilden und das Ergebnis über eine Schwell wertschaltung zu leiten. Dabei geht man davon aus, daß das Rauschen im Fernsehsignal relativ gering ist, während sich bei Bewegungen größere Differenzen ergeben, welche weitergeleitet werden und das System zur Verminderung des Rauschens derart steuern, daß deren Wirkung vermindert wird. Diese Systeme haben den Nachteil, daß Bewegungen in kontrastarmen Szenen nicht berücksichtigt werden und damit wie das Rauschen dem Reduktionsvorgang unterworfen werden. Somit erscheinen sich bewegende Kanten unscharf.

Ein ähnliches Rauschverminderungssystem ist auch aus der GB 20 20 941 A1 bekannt, wobei ein vom verzögerten und unverzögerten Bildsignal abgeleitetes Differenzsignal über eine nichtlineare Schaltung geführt wird, deren nichtlinearer Übertragungsfaktor vom Differenzsignalpegel abhängig ist. In einer nachfolgenden Bewertungsschaltung wird dieses Differenzsignal mit dem Faktor gedämpft und dem unverzögerten Bildsignal hinzugefügt. Dieses bekannte System arbeitet wie ein Rekursivfilter, bei dem der Signal-/Rauschabstand bei kleinen, unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegenden Differenzsignalpegeln verbessert wird, während bei größeren Differenzsignalpegeln das jeweils aktuelle Bildsignal unbeeinflußt übertragen wird.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung (DE-OS 29 37 284) wird davon ausgegangen, daß kleine Bilddetails in Bewe gungen vom Auge nicht erfaßt werden können. Ein Tiefpaß für das Bewegungssignal in Horizontalrichtung und/oder Vertikalrichtung unterdrückt die entsprechenden Rauschan teile im Bewegungssignal. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß bei geringer Tiefpaßfilterung Rauschspitzen auf das Maß der Rauschunterdrückung wirken, weil sie als Bewegung erkannt werden. Die Rauschreduzierung wird in die sem Fall vom Rauschen selbst gesteuert und ergibt im Bild eine grobkörnige Strukturstörung, die ggf. mehr stört, als das ursprüngliche Rauschen. Bei starker Tiefpaßfilterung werden Bewegungsdetails unterdrückt, und ein Schärfever lust in bewegten Bildteilen wird sichtbar.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es ferner bei einem System zur Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsi gnal mit einem Vollbildspeicher und einem Bewegungsdetek tor bereits bekannt (DE-OS 31 21 597), das die Bewegung darstellende Signal über einen Tiefpaß und/oder eine Schwellwertschaltung zu leiten, dessen Grenzfrequenz bzw. deren Schwellwert als Funktion der Rauschamplitude steuer bar ist. Damit wird erreicht, daß bei kleiner Rauschampli tude im Eingangssignal keine störenden Bewegungsunschär fen auftreten, während bei größeren Rauschamplituden eine Eigensteuerung der Rauschreduzierung durch das Rauschen selbst verhindert wird. Bei kontrastarmen Szenen hat sich jedoch gezeigt, daß Amplitudenwerte mit bis zu etwa 5% bei einer Bewegung stark verwischt erscheinen. Dies gilt insbesondere für den Beginn eines Kameraschwenks, wobei im Stillstand vorher sichtbare Details dann plötzlich verschwimmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein System zur Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsignal anzugeben, bei welchem die Bewe gungserkennung bei kontrastarmen Szenen verbessert ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs hat den Vorteil, daß Nachzieherscheinungen bei Bewegungen und kontrast armem Bildinhalt vermindert sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems,

Fig. 2 ein Diagramm der Verstärkungskennlinie für das Bewegungssignal.

In der Fig. 1 liegt das Fernsehsignal, dessen Rauschanteil reduziert werden soll, an Klemme 1. Über die Addierschal tung 2 gelangt es zu einer Verzögerungseinrichtung 3, welche das Fernsehsignal um die Dauer eines Vollbildes (τ ₂ _V) verzögert. Derartige Verzögerungseinrichtungen sind hinreichend bekannt und werden in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines digitalen Vollbildspeichers reali siert. Das am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 3 an stehende verzögerte Signal wird zu einer Subtrahierschal tung 4 geführt, mit deren Hilfe von dem verzögerten Si gnal das an Klemme 1 anliegende unverzögerte Signal sub trahiert wird. Der Ausgang der Subtrahierschaltung 4 ist über eine Multiplizierschaltung 6 mit einem weiteren Ein gang der Addierschaltung 2 verbunden. Somit wirkt die aus den Schaltungen 2, 3, 4, 6 bestehende Anordnung als sogenanntes rekursives Filter, welches die nicht von Vollbild zu Vollbild wiederkehrenden Signalamplituden mittelt und somit reduziert.

Durch einen der Multiplizierschaltung 6 zugeführten Fak tor k wird der Grad dieser Mittelung bestimmt. Je mehr sich k dem Wert 1 nähert, desto stärker ist die Wir kung des Filters, umso größer ist also die Zeit, über die die Mittelung (Integration) erfolgt. An der Klemme 7 kann das Fernsehsignal mit reduziertem Rauschen abge nommen werden. Bei unbewegten Bildern ist eine praktisch unbegrenzte Rauschreduzierung möglich, wenn eine beliebig lange Integration stattfindet.

Bei bewegten Bildern führt die Integration jedoch zu Un schärfen an Kanten, so daß sie zu vermindern ist, wenn im Bild Bewegungen auftreten. Hierzu ist ein sogenannter Bewegungsdetektor 8 vorgesehen, welchem ebenfalls die an den Klemmen 1 und 7 liegenden Fernsehsignale zugeführt werden. Der Ausgang des Bewegungsdetektors 8 ist üb licherweise mit dem Eingang einer Schaltung 9 mit ver änderlicher Übertragungscharakteristik zur Erzeugung des Korrekturfaktors k verbunden.

Der Bewegungsdetektor 8 besteht im wesentlichen aus einer Differenzbildungseinrichtung, mit deren Hilfe die Diffe renz zwischen dem unverzögerten und dem um ein Vollbild verzögerten Signal gebildet wird. Da die Beeinflussung auf die Rauschverminderung vom Vorzeichen der Änderung des Bildinhalts unabhängig sein soll, wird von der Differenz im Bewegungsdetektor 8 der Betrag gebildet. Je nach Größe der Änderung wird in der Schaltung 9 ein Korrektur faktor k für den Grad der Rauschreduzierung erzeugt.

Da außer Bewegungen auch Rauschen zu einem Ausgangs signal des Detektors 8 führt, welches jedoch nicht zur Steuerung des Integrationsvorganges herangezogen werden soll, sind nach dem Detektor 8 ein Tiefpaß 11 sowie eine k-Formerschaltung 12 geschaltet. Der Tiefpaß 11 und die Schaltung 12 können dabei von einer vom Eingangsrauschen abhängigen Steuerspannung gesteuert werden (s. DE-OS 31 21 597).

Bei Bildbewegungen in kontrastarmen Szenen würden nun ohne weitere Maßnahmen ein Nachziehen und dadurch Unschärfen im wiedergegebenen Bild auftreten. Dieser Nachteil wird mit der vorliegenden Erfindung durch Einschaltung einer nichtlinearen Verstärkerstufe 13 zwischen Bewegungsdetek tor 8 und Schaltung 9 vermieden.

Die Wirkung dieser Verstärkerstufe 13 sei nun anhand des Diagramms gemäß Fig. 2 näher erläutert, in welchem deren Kennlinie als Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal in Prozent für den Bereich kleiner Ampli tudenwerte des Bewegungssignals dargestellt ist. Wie man leicht erkennen kann, verläuft die Kennlinie bei kleinsten Amplitudenwerten, d. h. im Bereich des Rau schens, zunächst linear (A) und steigt erst oberhalb dieser Rauschwerte bis zu etwa 5% des Eingangssignals stark an (B), um anschließend bei Abflachung des An stiegs (C) auf den ursprünglichen linearen Verlauf (D) zu treffen. Dadurch wird es möglich, kleine Amplituden werte des Bewegungssignals, welche oberhalb der Rausch werte liegen, mehr zu verstärken als größere, wodurch Bewegungen bei kontrastarmem Bildinhalt besser ausge wertet werden können, um damit Nachzieherscheinungen wesentlich zu vermindern.

Claims

System zur Verminderung des Rauschens in einem Fernsehsignal, bei welchem das Fernsehsignal um eine Bildperiode verzögert und das verzögerte und unverzögerte Fernsehsignal nach Differenzbildung und Bewertung mit einem Korrekturfaktor dem unverzögerten Fernsehsignal hinzuaddiert wird und bei welchem durch Differenzbildung zwischen dem verzögerten und unverzögerten Fernsehsignal ein Bewegungssignal abgeleitet, über eine Schaltung mit veränderlicher Übertragungscharakteristik geführt und zur Bildung des Korrekturfaktors herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungssignal vor der Schaltung (9) mit veränderlicher Übertragungscharakteristik außerdem über eine nichtlineare Verstärkerstufe (13) geführt ist, mit welcher die nichtlineare Verstärkung nur für Signale mit kleinen Amplitudenwerten oberhalb der Rauschsignalwerte erfolgt.