DE69605341T2

DE69605341T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Synchronisierung eines digitalen Videosignals

Info

Publication number: DE69605341T2
Application number: DE69605341T
Authority: DE
Inventors: Alain Demay; Philippe Le Queau; Isabelle Portron
Original assignee: Thomson Broadband Systems
Current assignee: Thomson Broadband Systems
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2016-02-27
Also published as: EP0732845B1; EP0732845A1; JPH08265602A; FR2731861B1; DE69605341D1; US5745185A; JP3786740B2; FR2731861A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronisierung eines digitalen Videosignals mit einem Synchronisiersignal mittels einer Speichereinheit, in die das zu synchronisierende Videosignal mit seiner Eigenfrequenz eingelesen und danach mit der Frequenz des Synchronisiersignals ausgelesen wird, derart, daß ein synchronisiertes digitales Videosignal entsteht.
Ein Videobild besteht im allgemeinen aus zwei aufeinanderfolgenden Halbbildern. Ein Videosignal enthält eine Aufeinanderfolge von Bildern, deren Takt durch einen Taktgeber bestimmt ist, der die Frequenz des Videosignals bestimmt. Die Genauigkeit des Taktgebers ist die der Apparaturen sowie der Übertragungsbedingungen des Videosignals, wobei zum Beispiel das von einem Empfänger empfangene Videosignal eine Frequenz aufweist, die nicht absolut gleichmäßig ist.
In einer Bilderzeugungszentrale, wie zum Beispiel einem Fernsehstudio, arbeitet man häufig mit Schaltungen für Bildfolgen, die von mehreren unterschiedlichen Quellen stammen, mittels Umschaltungen zwischen den unterschiedlichen, empfangenen Videosignalen. Jedoch können der Mangel der Unregelmäßigkeit der Frequenzen und die Phasenverschiebung zwischen den unterschiedlichen Videosignalen aufgrund ihrer Umschaltung Störungen bei den Folgen von Videobildern verursachen.
Zur Behebung dieses Problems verwendet man eine Synchronisierlösung. Diese besteht darin, daß die Frequenzen der empfangenen Videosignale mit einer Referenzfrequenz oder Synchronisierfrequenz synchronisiert werden. Auf diese Weise werden die von unterschiedlichen Quellen stammenden Videobilder in eine synchrone Form gebracht, bevor sie für die Erzeugung der Folgen der Videobilder in dem Fernsehstudio verarbeitet werden.
Bei der derzeitigen Lösung benötigt man eine Synchronisiervorrichtung oder einen Synchronisierer für die Synchronisierung eines Videosignals von einer einzigen Quelle außerhalb des Studios. Dabei gibt es genauso viele Synchronisierer wie externe Quellen für Videobilder, um die Videosignale in eine synchrone Form mit den Videosignalen zu bringen, die durch die Bildquellen (Kameras, Videorekorder usw.) innerhalb des Studios erzeugt werden. Der Synchronisierer enthält einen Speicher, in den ein Videobild mit der Frequenz des empfangenen Videosignals eingelesen und dieses Videobild entsprechend der Frequenz eines in dem Studio erzeugten Synchronisiersignals ausgelesen wird. Das aus dem Lesen des Speichers resultierende Videosignal ist auf diese Weise synchronisiert.
Für die Produktion von Fernschinformationssendungen verwendet man zum Beispiel häufig Videoquellen, die außerhalb des Studios liegen. Je zahlreicher die externen Videoquellen sind, umsomehr steigt die Zahl der benötigten Synchronisierer, um jedes externe Videosignal mit dem Synchronisiersignal des Studios in Synchronismus zu bringen. Das bewirkt eine Erhöhung der Kosten (Synchronisierer und zusätzliche benötigte Verbindungsleitungen) sowie des Raumbedarfs der Studioeinrichtungen. Zur Lösung dieses Problems könnte man erwägen, einem Synchronisierer wenigstens zwei externen Videoquellen zuzuordnen. Jedoch sind die Eigenschaften derartiger üblicher Synchronisierer nicht ausreichend dafür, daß ein einziger Synchronisierer die Synchronisierung von zwei phasenverschobenen Videosignalen von zwei unterschiedlichen Quellen während ihrer Umschaltung bewirken könnte.
Das Dokument WO-A-93 10 627 beschreibt eine Synchronisiervorrichtung einer Ablenkschaltung einer Bildwiedergabevorrichtung mit einem Pufferspeicher am Eingang und einem Bilderzeugungsspeicher mit zwei parallelen Bereichen. Die beiden Bereiche werden abwechselnd mit Takten entsprechend der Synchronisierung des Eingangssignals beim Schreiben und bei der Synchronisierung der Bilderzeugungsvorrichtung beim Lesen geschrieben und gelesen. Die beiden Bereiche werden derart gelesen, daß keine Daten eines Bildes verlorengehen. Dabei wird ein Bereich nur einmal bei der Bearbeitung und Speicherung des gesamten Bildes gelesen. Der andere Bereich wird mehrmals oder auf solche Weise gelesen, daß ein vollständiges Bild unterdrückt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und wirkungsvolle Lösung für die Behebung des oben beschriebenen Problems durch ein Verfahren und eine Synchronisiervorrichtung einer besonderen Art zu schaffen.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, einen Synchronisierer vorzuschlagen, der die Synchronisierung eines Videosignals ermöglicht, das aus der Umschaltung zwischen mehreren unterschiedlichen Videoquellen stammt, und Störungen durch die Umschaltung der Bilder zwischen zwei unterschiedlichen Videoquellen zu unterdrücken.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein einwandfreies Bild bei einer Unterdrückung des Videosignals oder einem Standbild zu schaffen.
Aufgabe der Erfindung ist außerdem eine Synchronisierlösung mit einer besonders großen Toleranz bei einer Abweichungen in der Frequenz des Videosignals. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Synchronisierung eines digitalen Videosignals durchgeführt, wie es im Anspruch 1 angegeben ist.
Eine Vorrichtung zur Synchronisierung gemäß der Erfindung ist im Anspruch 10 angegeben.
Gemäß der Erfindung wird zu Beginn jedes Schreibens der Bilder die Phasenverschiebung zwischen dem Eingangsvideosignal und dem Synchronisiersignal ermittelt. Die Phasenverschiebung ist durch drei unterschiedliche Stufen gemäß einem vorbestimmten Kriterium gekennzeichnet. In Abhängigkeit von dem Einschreibstand und dem Speicherbereich im Laufe des Lesens wird das Videobild in einem ausgewählten Speicherbereich oder in beiden Speicherbereichen gleichzeitig gespeichert. Auf diese Weise kann man ständig eine Phasenverschiebung zwischen dem Schreiben eines Bildes und seinem Lesen oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes konservieren.
Wenn die Frequenz des Videosignals größer ist als die des Synchronisiersignals oder umgekehrt, erfolgt eine Frequenzverschiebung des Videosignals, die die Phasenverschiebung eines folgenden Anfangs des Schreibens ändert. Wenn diese Frequenzverschiebung so erfolgt, daß das Schreiben das Lesen in demselben Speicherbereich überholt, indem es einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, ermöglicht die Erfindung die Unterdrückung eines Bildes. Das bedeutet, daß das synchronisierte Videosignal ein Bild weniger enthält, verglichen mit dem Eingangsvideosignal. Wenn im entgegengesetzten Fall das Lesen das Schreiben in demselben Speicherbereich überholt, indem es denselben vorbestimmten Schwellwert unterschreitet, ermöglicht die Erfindung ein Einfrieren des Bildes mit einer Interpolation desselben. Die Unterdrückung oder das Einfrieren eines Bildes erfolgen automatisch in Abhängigkeit von den Schreibständen entsprechend vorbestimmten Kriterien.
Die Erfindung wird an der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels besser verständlich, das nicht einschränkend und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Übersicht einer Fernsehstudioanlage mit bekannten Synchronisatoren,
Fig. 2 eine Übersicht einer Fernsehstudioanlage gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Synchronisierung,
Fig. 4 ein Schema zu Definition der Schreibstände von Videobildern gemäß der Erfindung,
Fig. 5 ein Schema zur Erläuterung der Übergangsbedingungen zwischen den Schreibständen gemäß Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Funktion der Erfindung für den Fall, wenn die Frequenz des Videosignals oberhalb der Frequenz des Synchronisiersignals liegt,
Fig. 7 ein zu Fig. 6 ähnliches Schema zur Erläuterung des Falles, wenn die Frequenz des Videosignals unterhalb der Frequenz des Synchronisiersignals liegt,
Fig. 8 ein Schema zur Erläuterung des Prinzips der Interpolation für das Einfrieren von Bildern gemäß der Erfindung und
die Fig. 9 und 10 eine Variante der Definition der Schreibstände gemäß der Erfindung gegenüber den Fig. 4 und 5.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik verwendet man zur Ausrüstung eines Fernsehstudios (Fig. 1) eine bestimmte Anzahl von parallel angeordneten Kameras 1. Das Videosignal von jeder Kamera 1 wird durch einen digitalen Koder 2 digitalisiert. Außer den Kameras 1 können ein oder mehrere Videorekorder 3 zur Lieferung eines Videosignals angewendet werden, das durch einen digitalen Koder 2 digitalisiert wird. Die Anordnung der Kameras 1, der digitalen Koder 2 und der Videorekorder 3 innerhalb des Fernsehstudios wird auf eine Referenzfrequenz synchronisiert, die durch einen Generator 4 für das Synchronisiersignal erzeugt wird.
Das Fernsehstudio ist im allgemeinen mit Empfangsvorrichtung zum Empfang von Videosignalen von Quellen außerhalb des Studios ausgerüstet. Zum Beispiel dient zum Empfang eines von einem Satelliten 5 gesendeten Videosignals eine Parabolantenne 6, ausgerüstet mit einem Dekoder 7, der ein digitales Videosignal an den Eingang eines Synchronisierers 8 liefert. Auf gleiche Weise kann man die Videosignale von einem externen Übertragungswagen oder einem anderen Fernsehstudio empfangen und digitalisieren und jedes dieser Signale dem Eingang eines Synchronisators 8 zuführen. Man benötigt somit so viele Synchronisatoren 8, wie externe Quellen für Videosignale empfangen werden.
Der Generator 4 für das Synchronisiersignal liefert an die Synchronisierer 8 dieselbe Referenzfrequenz, derart, daß an den Eingängen der Einheit 9 für die Umschaltung und die Verarbeitung des Videos die digitalen Videosignale von den digitalen Kodern 2 und den Synchronisatoren 8 in Synchronismus mit der Frequenz des Synchronisiersignals und mit diesem Signal auf gleiche Phase gebracht werden. Die Einheit 9 für die Umschaltung und die Verarbeitung des Video ermöglicht eine digitale Verarbeitung der Videosignale und ebenso eine Erzeugung von Videofolgen, die einer Verteilereinheit 10 zugeführt werden. Die Videofolgen bei der Verteilereinheit 10 werden durch einen oder mehrere Monitore 11 wiedergegeben, damit der Operateur die Zusammensetzung der Videofolgen bestimmt, die über das nicht dargestellte Sendesystem ausgestrahlt werden sollen. Die Einheit 9 für die Umschaltung und die Verarbeitung des Video und die Verteilereinheit 10 werden ebenso durch den Generator 4 für das Synchronisiersignal synchronisiert.
In Fig. 2 ist schematisch dasselbe Fernsehstudio dargestellt, das mit einer Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. Gegenüber Fig. 1 liegt der wesentliche Unterschied bei der Zentraleinheit 9', die die Anordnung der Synchronisierer 8 und der Einheit 9 für die Umschaltung und die Verarbeitung des Video von Fig. 1 ersetzt. Die beiden Figuren gemeinsamen Teile, die bereits für Fig. 1 beschrieben wurden, werden in der Fig. 2 nicht erneut beschrieben.
In Fig. 2 werden die digitalisierten Videosignale von den internen Quellen 1, 3 und den externen Quellen parallel den Eingängen eines Umschalters 12 zugeführt, der ein Teil der Zentraleinheit 9' bildet, der durch den Generator 4 für das Synchronisiersignal synchronisiert wird. Der Umschalter 12 ist mit einem Eingang einer Synchronisiereinrichtung 13 oder einem Synchronisierer verbunden, der in einem getrennten Gehäuse oder in dem elektronischen Aufbau der Zentraleinheit 9' integriert sein kann. Der Ausgang des Synchronisierers 13 ist mit einem Eingang einer Einheit 14 für die digitale Verarbeitung des Video für die Erzeugung von Videofolgen verbunden, die für die Verteilereinheit 10 bestimmt sind. Der Umschalter 12 kann mit der Einheit 14 für die digitale Verarbeitung des Video verbunden sein, um diesem direkt, unter Umgehung des Synchronisierers 13, ein oder mehrere digitale Videosignale zuzuführen, die von einer internen Videoquelle 1, 3 stammen und bereits durch den Generator 4 für das Synchronisiersignal synchronisiert sind.
Wie aus der Fig. 2 klar zu erkennen ist, ermöglicht die Erfindung den Ersatz der bekannten Synchronisierer 8, die jeder der externen Quelle des Videosignals zugeordnet sind, durch einen einzigen Synchronisierer 13, der ein Teil der Zentraleinheit 9' bildet, so daß die Installationskosten des Fernsehstudios beträchtlich verringert werden.
Fig. 3 zeigt die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Synchronisierers 13. Das Videosignal am Eingang 15 wird in einer Speichereinheit gespeichert, die zwei parallel liegende Speicher 16, 17 enthält, von denen jeder ein aus zwei aufeinanderfolgenden Halbbildern zusammengesetztes Videobild speichern kann. Der Inhalt der Speicher 16, 17 wird abwechselnd aus dem einen und dem anderen Speicher gelesen, und an dem Ausgang des Synchronisierers 13 ist das Videosignal 18 synchronisiert.
Für die Steuerung des abwechselnden Lesens der Speicher 16, 17 empfängt der Synchronisierer 13 das Synchronisiersignal 19 von dem Generator 4 für das Synchronisiersignal (Fig. 2) und bewirkt eine Extrahierung der Frequenz des Referenztaktgebers und den Beginn des Lesens eines Bildes (oder dem Startimpuls des Lesens eines Bildes) durch eine Extrahiereinheit 20. Eine Steuereinheit 21 für das Lesen, die durch den Takt des Synchronisiersignals getaktet ist, ermöglicht die Steuerung des Lesens der Speicher 16, 17 in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Synchronisiersignals von der Extrahiereinheit 20 und die rechtzeitige Indizierung des Speichers 16 oder 17 im Laufe des Lesens.
Für die Steuerung des Schreibens der Videobilder in die Speicher 16, 17 ermöglicht eine Extrahiereinheit 22 die Extrahierung des Videosignals am Eingang 15, die Eigenfrequenz des Eingangsvideosignals und den Beginn jedes Bildes (oder des Startimpulses des Schreibens des Bildes) des Videosignals. Diese Eigenschaften des Videosignals am Eingang 15 werden einer Einheit 23 zur Ermittlung der Schreibstände zugeführt, indem die Phasenverschiebung des Startimpulses des Schreibens des Bildes durch die Extrahiereinheit 22 mit dem Startimpuls des Lesens des Bildes durch die Extrahiereinheit 20 verglichen wird und dabei der vorangehende Schreibstand berücksichtigt wird. Eine Steuereinheit 24 für das Schreiben, die durch den Takt des Videosignals am Eingang getaktet wird, empfängt einerseits ein Signal, das den Schreibstand von der Bestimmungseinheit 23 darstellt, und andererseits die Anzeige der Zahl des Speichers im Lauf des Lesens von der Steuereinheit 21 für das Lesens angesichts der Steuerung bei jedem Startimpuls des Schreibens eines Bildes, das Schreiben eines Bildes in einem oder beide Speicher 16, 17.
Die Fig. 4 und 5 zeigen das Prinzip der Ermittlung der Schreibstände gemäß der Erfindung durch die Einheit 23 (Fig. 3). Die Ermittlungseinheit 23 enthält ein nicht dargestelltes Zählmittel, das bei jedem Startimpuls des Lesens des Bildes auf null zurückgesetzt wird, was durch die abfallende Flanke für jedes Bild entsprechend der Parität der Synchronisierung (Fig. 4) erfolgt. Ebenso wie für den Startimpuls des Lesens des Bildes ist jeder Startimpuls des Schreibens des Bildes durch die abfallende Flanke jedes Bildes entsprechend der Parität des Videosignals am Eingang (Fig. 4) dargestellt. Unter der Annahme eines Bildes mit einer Ablenkung mit X Zeilen werden drei Bereiche festgelegt, um drei Schreibstände mittels zwei ganzen Zahlen zwischen X1 und X2 zu bestimmen. Zur Erleichterung der Beschreibung wählt man X1 etwa gleich X/4 (was einem halben Halbbild des Bildes entspricht) und X2 etwa gleich X/2 (was einem Halbbild des Bildes entspricht).
Der Zähler innerhalb der Bestimmungseinheit 23 zählt die Anzahl der Zeilen x der Ablenkung aus dem Startimpuls des Lesens der Bilder. Im Augenblick des Startimpulses des Lesens der Bilder stellt die gezählte Zahl x die Phasenverschiebung des Startimpulses der Bilder relativ zu dem Startimpuls des Schreibens der Bilder dar. Gemäß der Erfindung werden zwei normale Schreibstände (Stand 0 oder Stand 2) und ein mittlerer Schreibstand (Stand 1) in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung des Videosignals und dem vorangehenden Schreibstand definiert. Die Definition der Stände sowie der Übergang zwischen den Ständen sind ausdrücklich in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
Die Schreibsteuereinheit 24 steuert das Schreiben bei jedem Startimpuls des Schreibens des Bildes gemäß dem folgenden Kriterium: Wenn der Schreibstand 0 ist, erfolgt das Schreiben in denselben Speicher 16 oder 17 wie den im Laufe des Lesens. Wenn der Schreibstand 2 ist, erfolgt das Schreiben in den anderen Speicher als den im Laufe des Lesens. Wenn der Schreibstand 1 ist, erfolgt somit das Schreiben des Bildes gleichzeitig in die beiden Speicher 16 und 17, unabhängig davon, welcher der Speicher im Laufe des Lesens war.
In Fig. 6 ist die Schreibsteuerung schematisch für den Fall dargestellt, wenn eine Frequenzverschiebung des. Eingangs-Videosignals relativ zu dem Synchronisiersignal in der Richtung erfolgt, daß die Schreibfrequenz größer ist als die Lesefrequenz. In der ersten Zeile ist die Lesesteuerung der Speicher 16, 17 gemäß der Parität der Synchronisierung schematisch dargestellt. Die Startimpulse des Lesens der Bilder sind sequentiell mit t2, t4, t7 und t9 bezeichnet. In der dritten Zeile ist die Parität des Eingangsvideo dargestellt, deren Startimpulse des Schreibens nacheinander mit t1, t3, t5, t6, t8 und t10 bezeichnet sind. Mit Bezug auf die Fig. 3 kann man sagen, daß die Parität der Synchronisierung und die Parität des Eingangsvideo jeweils durch die Extrahiereinheiten 20 und 22 geliefert werden.
In der zweiten und der vierten Zeile der Fig. 6 sind jeweils die Folge der Bilder des Eingangsvideo, die in die Speicher 16 und 17 geschrieben werden, und die Folge der gelesenen und synchronisierten Videobilder von dem Synchronisierer 13 (Fig. 3) dargestellt. Im Zeitpunkt t1, der der Startimpuls des Schreibens des Bildes c ist, wird einerseits der Schreibstand (gemäß Fig. 4) ermittelt, der 0 ist, da die Anzahl der gezählten Zeilen x größer ist als X2, und andererseits der Speicher im Laufe des Lesens, der der das Bild a enthaltende Speicher 16 ist. Es gibt immer eine Verschiebung zwischen dem Schreiben eines Bildes und seinem Lesen, so daß dadurch die Synchronisierung des Videosignals durchgeführt werden kann. Gemäß dem oben definierten Kriterium der Schreibsteuerung beginnt das Schreiben des Bildes c in den Speicher im Zeitpunkt t1, der das Bild im Laufe des Lesens enthält.
Im Zeitpunkt t2 beginnt das Lesen des Bildes b in dem Speicher 17, während das Schreiben des Bildes c in dem Speicher 16 fortgesetzt wird. Im Zeitpunkt t3 wird der Schreibstand ermittelt, der jetzt gleich 2 geworden ist (siehe Fig. 4 und 5). Es beginnt das Schreiben des Bildes d in dem Speicher 16, der sich im Laufe des Lesens von dem Speicher 17 unterscheidet. tm Zeitpunkt t4 beginnt das Lesen des Speichers 16, in dem der Schreibvorgang des Bildes d erfolgt. Im Zeitpunkt t5 wird der Schreibstand bestimmt, der gleich 2 ist, um das Bild e in den Speicher 17 zu schreiben, der sich im Laufe des Lesens von dem Speicher 16 unterscheidet. Im Zeitpunkt t6 ist der Schreibzustand gleich 0 geworden, wodurch das Schreiben des Bildes f in den Speicher 16 ausgelöst wird, der sich im Laufe des Lesens befindet. Im Zeitpunkt t7 beginnt das Lesen des Bildes e in dem Speicher 17 während des Schreibens des Bildes f in den Speicher 16. Im Zeitpunkt t8 bleibt der Schreibstand 0, es beginnt somit das Schreiben des Bildes g in den Speicher 17, der sich im Laufe des Lesens befindet. Im Zeitpunkt t9 beginnt das Lesen des in den Speicher geschriebenen Bildes f während des Schreibens des Bildes g in den Speicher 17. Im Zeitpunkt t10 ist der Schreibstand gleich 2 geworden, es beginnt das Schreiben des Bildes h in den Speicher 17 während des Lesens des Bildes f in dem Speicher 16.
Es sei in diesem Beispiel bemerkt, daß die Bilder c und g nicht gelesen würden, wenn sie durch die folgenden Bilder d und h ersetzt oder unterdrückt werden. Der Sprung oder die Unterdrückung der Bilder c und g ist in diesem Fall notwendig, damit man die Verzögerung des Lesens relativ zu dem Schreiben derart auffangen oder ausgleichen kann, daß das Videosignal am Ausgang synchronisiert wird.
Fig. 7 zeigt einen zu Fig. 6 ähnlichen Fall, wo jedoch das Eingangs-Videosignal eine Frequenz hat, die geringer ist als die des Synchronisiersignals. In diesem Beispiel stellen die Zeitpunkte t1, t3, t5, t7, t8 und t10 sequentiell die Startimpulse des Lesens der Bilder entsprechend den Synchronisiersignal dar, während die Zeitpunkt t2, t4, t6 und t9 die Startimpulse des Schreibens der Bilder entsprechend dem Eingangs-Videosignal darstellen.
Im Zeitpunkt t1 beginnt das Lesen des Bildes b im Laufe des Schreibens in den Speicher 17. Im Zeitpunkt t2 ist der Stand des Schreibens gleich 2, und es beginnt das Schreiben des Bildes c in den Speicher 16, das sich im Laufe des Lesens von dem Speicher 17 unterscheidet. Im Zeitpunkt t3 beginnt das Lesen des Bildes c, das sich im Laufe des Schreibens in dem Speicher 16 befindet. Im Zeitpunkt t4 wird der Schreibstand bestimmt, der gleich 1 geworden ist, und es erfolgt gleichzeitig das Schreiben des Bildes d in den Speichern 16 und 17. Im Zeitpunkt t5 beginnt das Lesen des Bildes d im Laufe des Schreibens in dem Speicher 17. Im Zeitpunkt t6 ist der Schreibstand gleich 0 geworden, und es erfolgt das Schreiben des Bildes e in dem Speicher 17 im Laufe des Lesens. Im Zeitpunkt t7 beginnt das Lesen des Bildes d in dem Speicher 16 während des Schreibens des Bildes e in dem Speicher 17. Im Zeitpunkt t8 beginnt das Lesen des Bildes e in Laufe des Schreibens in dem Speicher 17. Im Zeitpunkt t9 ist der Schreibstand gleich 2 geworden, und es erfolgt das Schreiben des Bildes f in dem Speicher 16, das sich in dem Laufe des Lesens von dem Speicher 17 unterscheidet. Im Zeitpunkt t10 beginnt das Lesen des Bildes f im Laufe des Schreibens in dem Speicher 16.
Wie festzustellen ist, wird das Bild d zweimal gelesen (Einfrieren des Bildes), um das Vorauseilen des Synchronisiersignals relativ zu dem Eingangs-Videosignal zu kompensieren (Frequenzverschiebung, die eine Verlangsamung des Schreibens gegenüber dem Lesen bewirkt). Um die Erscheinung des Bildzitterns aufgrund des Einfrierens der Bilder zu vermeiden (Bild d in Fig. 7), insbesondere wenn man sich in einer Videofolge befindet oder die Bewegung der aufgenommenen Gegenstände schnell ist (zum Beispiel ein Pferderennen), erfolgt eine Interpolation für das zweite Lesen des Bildes d.
Das Prinzip der Interpolation ist in Fig. 8 dargestellt. Es besteht darin, daß ein mathematischer Algorithmus angewendet wird, der es ermöglicht, aus einem Halbbild mit einer vorbestimmten Parität (zum Beispiel ungeradzahlige Zeilen) die Zeilen des anderen Halbbilds (die geradzahligen Zeilen) zu berechnen. Somit ist das interpolierte Bild d durch die folgende Gleichung bestimmt:
y2n = -1/16x2n-3 + 9/16x2n-1 + 9/16x2n+1 - 1/16x2n+3
y2n+1 = x2n+1
wobei x2n+1 die Zeilen des letzen aus dem Bild d gelesenen Halbbildes darstellt und y2n und y2n-1 die geradzahligen und die ungeradzahligen Zeilen (die beiden Halbbilder) des interpolierten Bildes darstellen.
Das Prinzip des Einfrierens des Bilder mit einer Interpolation gemäß der Erfindung kann ebenfalls dazu verwendet werden, die Störungen durch die Umschaltung zwischen den beiden Eingangs-Videosignalen zu unterdrücken. Im Falle einer synchronen Umschaltung (relativ zu dem Synchronisiersignal) der beiden asynchronen oder am Eingang des Synchronisierers 13 phasenverschobenen Videosignale ermöglicht die Erfindung aufgrund der Möglichkeit der Speicherung der beiden Bilder und der speziellen Steuerungskriterien des Schreibens und des Lesens dieser beiden Speicher, diese Fehler zu beheben, indem ein verzögertes Bild geschaffen wird, das einem interpolierten Bild aus dem letzten Halbbild entspricht, das aus dem letzten Bild des ersten Videosignals vor der Umschaltung auf das zweite Videosignal gelesen wurde.
Ebenso ist dasselbe Prinzip auf die asynchrone Umschaltung (bezüglich des Synchronisiersignals) der beiden Videosignale anwendbar, die synchron aber gegeneinander in Phase verschoben sind. Dasselbe Prinzip ist ebenso anwendbar im Falle der Unterdrückung des Videosignals am Eingang des Synchronisierers, um eine ständige Wiedergabe des interpolierten Bildes des letzten Bildes zu bewirken, das vor der Unterdrückung des Eingangssignals gelesen wurde. Außerdem ermöglicht dasselbe Prinzip eine Verbesserung der Wirkungsweise bei einem Standbild. Das interpolierte Bild ermöglicht nämlich eine Vermeidung eines sogenannten "flicker"-Effekts, der aus dem wiederholten Lesen desselben Bildes resultiert, wenn die aufgenommenen Bewegungen beträchtlich sind.
Das oben beschriebene Beispiel ermöglicht eine Toleranz für die Frequenzverschiebung des Eingangs-Videosignals relativ zu dem Synchronisiersignal im Bereich von 25%. Das bedeutet, daß die Erfindung es ermöglicht, eine Spanne von wenigsten der Hälfte eines Halbbildes zwischen dem Schreiben eines Bildes und seinem Lesen zu erhalten. Die Unterdrückung eines Bildes oder das erneute Lesen eine Bildes mit Interpolation erfolgen automatisch, um die Frequenzverschiebungen des Eingangs-Videosignals zu kompensieren. Als Beispiel für ein digitales Videosignal in einem Standard 4 : 2 : 2 parallel mit 625 Zeilen je Bild kann sich zum Beispiel die Taktfrequenz des Eingangs-Videosignals des Synchronisierers zwischen 20,3 MHz und 33,7 MHz für ein Synchronisiersignal mit 27 MHz ändern (das bedeutet + oder - 25% dieser Referenzfrequenz).
Das Prinzip der drei Schreibstände ermöglicht auch in vorteilhafter Weise eine Erweiterung der Toleranz des Synchronisierers bei der Frequenzverschiebung bis auf etwa 33%. Tatsächlich hindert nichts daran, daß man die Werte X1 und X2 als jeweils ganze Zahlen definiert, die einem Drittel oder zwei Dritteln der Gesamtzahl der Zeilen X eines Bildes entsprechen. Das Prinzip der oben definierten Schreib- und Lesesteuerung bleibt dabei gültig.
Aus dem vorangehenden ergibt sich, daß die Erfindung die Unterdrückung eines Bildes bei dem Übergang von dem Stand 0 zu dem Stand 2 und das Einfrieren eines Bildes bei dem Übergang von dem Stand 1 auf den Stand 0 ermöglicht. Die beiden Stände 1 und 2 für den Zeitraum X1 < X < X2 haben die wichtige Aufgabe, eine Aufeinanderfolge der Einfriervorgänge von Bildern in dem begrenzten Fall einer Schwingung der Frequenzverschiebungen um die Phasenverschiebung X2 zu vermeiden. Tatsächlich enthält der Übergang von dem Stand 2 auf den Stand 0 und umgekehrt kein Einfrieren eines Bildes (Fig. 4). Somit enthält das synchronisierte Videosignal keine aufeinanderfolgende Einfrierungen von Bildern, die bei der Betrachtung unangenehm sind.
Indessen besteht ein Problem der Aufeinanderfolge von Bildunterdrückungen in diesem begrenzten Fall durch den wiederholten Übergang vom Stand 0 auf den Stand 2. Diese Erscheinung ist von dem Auge wesentlich weniger wahrnehmbar als die Aufeinanderfolge von eingefrorenen Bildern.
Die in den Fig. 9 und 10 dargestellte Variante der Erfindung ermöglicht die Unterdrückung nicht nur der Aufeinanderfolge von eingefrorenen Bildern, sondern ebenso die Aufeinanderfolge von Unterdrückungen von Bildern in diesem begrenzten Fall. Tatsächlich überträgt sich um X2 die Abweichung der Phasenverschiebung jetzt durch die Übergänge der folgenden Zustände: 0-2-1-1- 1...(während die Variante der Fig. 4 und 5 die Übergänge der folgenden Stufen ergibt: 0-2-0-2-0...).
Da die Fig. 9 und 10 für sich ausreichend sind, um das Verständnis der Definition der Stufen und den Übergang zwischen den Stufen zu ermöglichen, wird diese neue Variante nicht mehr beschrieben. Die Aufteilung der Lesezeit eines Bildes in vier (X1, X2, X3) bewirkt indessen eine Toleranzgrenze für den Synchronisierer für die Frequenzverschiebung von 25%.

Claims

1. Verfahren zur Synchronisierung eines digitalen Videosignals (15) zu einem Synchronisiersignal (19) mittels einer Speichereinheit, in die das Videosignal mit seiner Eigenfrequenz eingeschrieben und danach entsprechend der Frequenz des Synchronisiersignals ausgelesen wird, um dadurch ein synchronisiertes Videosignal (18) zu bilden, enthaltend folgende Schritte:

- Bilden von zwei parallelen Speicherbereichen (16, 17) in der Speichereinheit, von denen jeder ein Videobild enthalten kann,

- sequentielles und abwechselndes Lesen der in den beiden Speicherbereichen enthaltenen Videobilder, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Bestimmen eines Schreibstandes unter mehreren Schreibständen, die als Funktion der Phasenverschiebung des Beginns des Schreibens eines Bildes relativ zu dem Beginn des Lesens eines Bildes und des vorangehenden Schreibstandes definiert sind, und

- Bestimmen des Speicherbereichs im Laufe des Lesens und den Schreibstand bei jedem Beginn des Schreibens der Bilder im Hinblick auf das Schreiben des Bildes in einem oder beiden Speicherbereichen.

2. Verfahren zur Synchronisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Ablenkzeilen, x, gezählt wird, die den Beginn des Schreibens eines Bildes von dem Beginn des Lesens eines Bildes trennen, um dadurch die Phasenverschiebung zu ermitteln, und daß das Zählergebnis bei jedem Beginn des Lesens der Bilder auf null zurückgesetzt wird.

3. Verfahren zur Synchronisierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Schreibstände entsprechend der Phasenverschiebung zwischen dem Eingangs-Videosignal und dem Synchronisiersignal definiert werden, mit einem mittleren Stand und zwei normalen Ständen.

4. Verfahren zur Synchronisierung nach Anspruch 3 in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Lesens eines Bildes entsprechend der Anzahl der vom Beginn des Lesens der Bilder X1, X2, X zu zählenden Zeilen in drei Bereiche aufgeteilt wird, wobei X die Gesamtzahl der Ablenkzeilen eines Bildes darstellt und X1 < X2 < X ist, daß der Stand 0 definiert wird, wenn X2 ≤ · < X ist, der Stand 2 definiert wird, wenn x ≤ X1 oder wenn X1 < x < X2 ist, wenn der vorangehende Stand gleich 0 ist, daß der Stand 1 definiert wird, wenn X1 < x < X2 ist, wenn der vorangehende Stand gleich 2 ist, und daß im Zustand 0 ein Bild in dem Speicher im Verlauf des Lesens im Stand 1 geschrieben wird, daß das Bild gleichzeitig in den beiden Speichern geschrieben wird, und im Stand 2 das Bild in dem anderen Speicher als dem im Laufe des Lesens geschrieben wird.

5. Verfahren zur Synchronisierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einfrieren von Bildern durch eine Interpolation des in einem der folgenden Fälle gelesenen letzten Bildes durchgeführt wird:

a) wenn die Frequenz des Eingangs-Videosignals kleiner ist als die Frequenz des Synchronisiersignals und wenn die Phasenverschiebung zwischen dem Schreiben und dem Lesen kleiner oder gleich einem Drittel eines Bildes wird,

b) wenn eine Umschaltung zwischen zwei in der Phase verschobenen Eingangs- Videosignalen erfolgt,

c) wenn eine Unterdrückung des Eingangs-Videosignals erfolgt,

d) wenn ein Standbild für das Eingangs-Videosignal gebildet wird.

6. Verfahren zur Synchronisierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Frequenz des Eingangs-Videosignals oberhalb der Frequenz des Synchronisiersignals liegt und wenn die Phasenverschiebung zwischen dem Schreiben und dem Lesen kleiner als ein Drittel eines Bildes wird, ein Schreiben des Bildes derart bei einem noch nicht gelesenen Bild so erfolgt, daß ein gelesenes Bild unterdrückt wird.

7. Verfahren zur Synchronisierung nach Anspruch 4 oder nach Anspruch 5 oder 6 in Kombination mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlen X1 und X2 ganze Zahlen sind, die jeweils einem Drittel oder zwei Dritteln der Gesamtzahl der Zeilen, X, eines Bildes entsprechen.

8. Verfahren zur Synchronisierung nach Anspruch 3 in Kombination mit Anspruch 2 oder nach Anspruch 5 oder 6 in Kombination mit Anspruch 2 insoweit, wie es nicht von Anspruch 4 abhängig ist, wobei die Phasenverschiebung kleiner oder gleich einem Viertel eines Bildes ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Lesens eines Bildes entsprechend der Zahl der zu Beginn des Lesen des Bildes X1, X2, X3, X zu zählenden Zeilen in vier Bereiche aufgeteilt wird, wobei X die Gesamtzahl der Ablenkzeilen eines Bildes darstellt und wobei X1 < X2 < X3 < X ist, daß der Stand 0 definiert wird, wenn X3 ≤ X < X ist oder wenn X2 ≤ x < X3 ist, wenn der vorangehende Stand gleich 0 ist, daß der Stand 2 definiert wird, wenn x ≤ X1 oder wenn X1 < x < X2 ist, wenn der vorangehende Stand gleich 0 ist, daß der Stand 1 definiert wird, wenn X1 < x < X3 ist, wenn der vorangehende Stand gleich 2 oder 1 ist, und daß im Stand 0 das Bild in dem Speicher im Laufe des Lesens geschrieben wird, daß im Stand 1 das Bild gleichzeitig in den beiden Speichern geschrieben wird und im Stand 2 das Bild in einem anderen Speicher als dem im Laufe des Lesens geschrieben wird.

9. Verfahren zur Synchronisation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlen X1, X2 und X3 ganze Zahlen sind, die jeweils einem Viertel, der Hälfte und drei Vierteln der Gesamtzahl der Zeilen, X, eines Bildes entsprechen.

10. Vorrichtung zur Synchronisierung (13) mit einer Speichereinheit, in die ein digitales Eingangs-Videosignal (15) mit seiner Eigenfrequenz geschrieben wird, das Videosignal danach entsprechend dem Synchronisiersignal (19) gelesen wird, um dadurch ein synchronisiertes Videosignal (18) zu bilden, mit zwei parallelen Speicherbereichen (16, 17), die jeder ein Videobild enthalten können, eine Steuereinheit (21) zum sequentiellen und abwechselnden Lesen der Speicherbereiche (16, 17), gekennzeichnet durch eine Einheit (23) zum Bestimmen eines Schreibstandes unter mehreren Schreibständen, die in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung des Beginns des Schreibens eines Bildes relativ zu dem Beginn des Lesens des Bildes und des Standes des vorangehenden Schreibens definiert sind, und eine Steuereinheit (24) zum Schreiben der Bilder in einen oder beiden Speicherbereichen entsprechend dem Schreibstand und des Speicherbereiches im Verlauf des Lesens.

11. Vorrichtung zur Synchronisierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (23) zur Bestimmung der Schreibstände einen Zähler für die Ablenkungzeilen des Video enthält, der bei jedem Beginn des Lesens auf null zurückgesetzt wird, wobei die Anzahl von Zeilen, x, die den Beginn des Schreibens von dem Beginn des Lesens, das die Phasenverschiebung zwischen dem Eingangs- Videosignal (15) und dem Synchronisiersignal (19) bestimmt, trennen.

12. Vorrichtung zur Synchronisierung nach einem der Ansprüche 10 und 11, gekennzeichnet durch zwei Extrahiereinheiten (20, 22), von denen jede Eigenschaften der Frequenz und des Gipfels der gelesenen Bilder bei dem Eingangs-Videosignal (15) bilden, einerseits bei dem Synchronisiersignal (19), derart, daß jeweils das Schreiben und das Lesen der Videobilder in den beiden Speicherbereichen (16, 17) ermöglicht wird.

13. Vorrichtung zur Synchronisierung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinheit (23) der Schreibstände und die Steuereinheit (24) für das Schreiben der Bilder nach einem der Ansprüche 4 bis 9 arbeiten.