DE69225435T2 - Vorrichtung zur Verminderung des Chrominanzrauschens mit zweidimensionaler rekursiver Filterung von Multiplex-Basisband-Farbdifferenzkomponenten - Google Patents

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG
• Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehsysteme, und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Rauschverminderung in Chrominanzsignalkomponenten von angezeigten Farbfernsehbildern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Chrominanzsignal-Rauschverminderungssysteme können in zwei Arten eingruppiert werden, nämlich in solche, die mit einem quadratur-amplitudenmodulierten Chrominanzsignal-Hilfsträger unmittelbar arbeiten, und solche, die mit demodulierten Farb-Differenzsignalen arbeiten.
• Ein Beispiel für die Rauschverminderung durch Verarbeitung eines modulierten Chrominanzsignals ist in dem US-Patent 4,558,335 mit dem Titel CIRCUIT FOR REDUCING NOISE IN A CARRIER CHROMINANCE SIGNAL von Hirota beschrieben, das am 10. Dezember 1985 ausgegeben wurde. Das Hirota-System enthält eine Schaltung zur Feststellung von Rauschen in einem schmalen Bandbereich einer Chrominanzsignal-Trägerwelle und zum Subtrahieren des Schmalbandrauschens von dem Chrominanzsignal mit voller Bandbreite, um eine rauschverminderte Chrominanzsignal-Trägerwelle zu erzeugen. Es wird festgestellt, daß die Rauschkomponente wirksam insbesondere dann beseitigt werden kann, wenn keine oder nur eine kleine Farbänderung vorhanden ist, d.h. wenn Seitenband-Komponenten des Träger-Chrominanzsignals klein sind.
• Ein weiteres Beispiel eines Chrominanz-Rauschverminderungssystems, das mit der modulierten Chrominanzsignal-Trägerwelle arbeitet, wird von Takahashi im US-Patent 4,246,610 mit dem Titel NOISE REDUCTION SYSTEM FOR COLOR TELEVISION SIGNAL beschrieben. Bei diesem System wird auf ein zusammengesetztes Videosignal eine Vollbild-Rekursivfilterung angewendet, um eine Rauschverminderung der zeitlichen Dimension (d.h. von Vollbild zu Vollbild) zu erzeugen. Zur Anpassung an das Vorhandensein des Farb-Hilfsträgers in dem gefilterten zusammengesetzten Signal enthält das System einen Chrominanzsignal-Inverter, der die Chrominanzphase von Vollbild zu Vollbild umkehrt. Es wird ferner eine zusätzliche Verarbeitungsschaltung verwendet, um Chrominanzsignal-Artefakte zu vermindern, die als Folge der Bewegung von Vollbild zu Vollbild erzeugt werden.
• Es sind Verfahren zur Verarbeitung des Basisband-Chrominanzsignals bekannt, bei denen das Chrominanzsignal in Basisband- Komponentenform (z.B. R-Y und B-Y) vor der Anwendung der Rauschverminderung demoduliert wird. Ein Beispiel für die Rauschverminderung des Basisband-Chrominanzsignals wird von Kisou in dem US-Patent 4,928,165 mit dem Titel NOISE REDUCTION CIRCUIT FOR A CHROMINANCE SIGNAL OF A USING FRAME CORRELATION (Sic.) beschrieben, das am 22. Mai 1990 ausgegeben wurde.
• Das Kisou-System enthält einen Dekoder zum Dekodieren eines ersten und eines zweiten Farbdifferenzsignals, wobei die Farbdifferenzsignale eine Rauschkomponente von einem empfangenen Chrominanzsignal enthalten. Eine Signal-Subtraktionsschaltung erzeugt ein erstes Vollbils-Differenzsignal in Abhängigkeit von zwei aufeinanderfolgenden ersten Farbdifferenzsignalen und ein zweites Vollbild-Differenzsignal in Abhängigkeit von zwei aufeinanderfolgenden zweiten Farbdifferenzsignalen. Eine Signal- Umwandlungsschaltung extrahiert ein erstes Kompensationssignal aus dem ersten Vollbild-Differenzsignal und ein zweites Kompensationssignal aus dem zweiten Vollbild-Differenzsignal. Eine Rauschverminderungsschaltung vermindert Rauschen von den Farbdifferenzsignalen in Abhängigkeit von den Kompensationssignalen. Eine Diskriminatorschaltung unterscheidet, ob sowohl das erste als auch das zweite Vollbild-Differenzsignal kleiner ist als ein vorgegebener Pegel oder nicht und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Steuersignal. Eine Signalübertragungsschaltung überträgt die Kompensationssignale von der Signalumwandlungsschaltung zu der Rauschverminderungsschaltung in Abhängigkeit von dem Steuersignal nur, wenn beide Vollbild-Differenzsignale kleiner sind als der vorgegebene Pegel.
• Ein Problem bei der Kisou-Anordnung besteht darin, daß wegen der Verarbeitung von zwei Chrominanzsignalen eine verhältnismäßig große Zahl von Verarbeitungselementen erforderlich ist. In anderen Worten ergibt sich eine weitgehende Verdoppelung der Elemente. Auch ist die Verwendung von zwei Vollbildspeichern für die Chrominanzsignalverarbeitung verhältnismäßig teuer und kompliziert.
• FR-A-2 648 660 offenbart eine Chrominanz-Rauschverminderungsvorrichtung, die eine Quelle zur Erzeugung von (R-Y) und (B-Y) Basisband-Farbdifferenzsignalen, Schaltermittel zum abwechselnden Abtasten der Farbdifferenzsignale zur Erzeugung eines gemultiplexten Ausgangssignals, auf das ein Rekursivfilter wirkt, und weitere Schaltermittel zum Demultiplexen der gefilterten Abtastungen umfaßt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es besteht ein Bedarf für ein Chrominanz-Rauschverminderungssystem, das keine Vollbildverzögerungen benötigt, das verhältnismäßig unempfindlich für Bewegungseffekte von Vollbild zu Vollbild ist und das verhältnismäßig frei von sichtbaren Artefakten ist, z.B. ein Farb-Nachziehen. Ein Bedarf besteht auch für ein Chrominanz-Rauschverminderungssystem mit verhältnismäßig einfachem Aufbau, das bei einer Vielzahl von Basisbandsignalen verwendet werden kann, ohne daß eine weitgehende Verdoppelung von Rauschverminderungselementen für die Anpassung an mehrere Basisbandsignale erforderlich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Erfordernisse zu erfüllen.
• Als kurzer Überblick der Erfindung wurde hier erkannt, daß die horizontale Rekursivfilterung einer Basisband-Chrominanzkomponente dazu führt, ein horizontales Nachziehen zu erzeugen, und daß eine vertikale Rekursivfilterung dazu führt, ein vertikales Farb-Nachziehen zu erzeugen. Der Grund für dieses Nachziehen wird später erläutert.
• Ein überraschendes Ergebnis wird jedoch erreicht, wenn eine Basisband-Farbkomponente sowohl einer horizontalen als auch einer vertikalen Rekursivfilterung unterworfen wird. Man würde erwarten, daß der Nachzieheffekt jedes Filters additiv sein würde und man ein Bild erhalten würde, das sowohl vertikales als auch horizontales Nachziehen aufweist. Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung durch Verwendung der zu beschreibenden Filter eine entgegengesetzte Wirkung erzielt. Insbesondere ist das Nachziehen der Summe der Filter bei der vorliegenden Erfindung kleiner als die, die durch die Filter einzeln erzeugt würde, und es wird eine ausgezeichnet Gesamt-Farbrauschverminderung in zwei Dimensionen ohne die Nachzieh-Eigenschaft der einzelnen Filter erreicht.
• Da es für die Praxis der vorliegenden Erfindung wesentlich ist, daß jedes Farbsignal sowohl vertikal als auch horizontal gefiltert wird, könnte man daraus schließen, daß insgesamt vier Filter erforderlich wären, um eine Rauschverminderung bei den Basisbandkomponenten vorzusehen. Ein solcher Fall würde natürlich der erfindungsgemäßen Aufgabe der Vereinfachung der Verarbeitung entgegenstehen. Vorteilhafterweise werden gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung nicht mehr Filter für die Rauschverminderung bei zwei Farbdifferenzsignalen benötigt als zur Rauschverminderung eines Farbdifferenzsignals. Dies wird durch eine Multiplextechnik in Verbindung mit einer gewissen besonderen Auswahl von Filter-Rückkopplungs-Verzögerungsintervallen und einer besonderen Wahl eines Abtastintervalls erreicht, was in Einzelheiten später erläutert wird.
• Eine Chrominanz-Rauschverminderungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Quelle zur Erzeugung eines ersten und zweiten im Rauschen zu vermindernden Basisband-Farbdifferenzsignals. Erste mit der Quelle verbundene Schaltermittel tasten abwechselnd die Farbdifferenzsignale ab, um ein gemultiplextes Ausgangssignal zu erzeugen, das abwechselnde Abtastungen des ersten und zweiten Farbdifferenzsignals umfaßt, wobei jede Abtastung eine Abtastperiode T hat, die so gewählt ist, daß eine gerade Anzahl von Abtastungen pro horizontale Zeile des gemultiplexten Ausgangssignals erzeugt wird. Ein erstes Rekursivfilter, das eine Rückkopplungsverzögerung hat, die gleich zwei Abtastperioden ist, filtert die abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale horizontal. Ein zweites Rekursivfilter, das in Reihe mit dem ersten Rekursivfilter geschaltet ist und eine Rückkopplungsverzögerung hat, die gleich einem horizontalen Zeilenintervall ist, filtert die abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale vertikal. Zweite Schaltermittel, die auf die horizontal und vertikal rekursiv gefilterten abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale ansprechen, demultiplexen die Abtastungen, um ein erstes und ein zweites rauschvermindertes Farbdifferenz-Ausgangssignal zu liefern, von denen jedes einer vertikalen und horizontalen Rekursivfilterung unterworfen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
• Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer Chrominanz-Rauschverminderungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
• Fig. 2 ein Diagramm, das das Multiplexen der Farbdifferenzsignale bei der Rauschverminderungsvorrichtung von Fig. 1 veranschaulicht; und
• Fig. 3 eine beispielsweise Übertragungs-Charakteristik eines in der Chrominanz-Rauschverminderungsvorrichtung von Fig. 1 verwendeten Begrenzers.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Der Farbfemsehempfänger 10 in Fig. 1 enthält eine HF-Verarbeitungseinheit 12 mit einem Eingang 14 zum Empfang eines modulierten HF-Farbfernsehsignals S1 und einen Ausgang zur Erzeugung eines zusammengesetzten Basisband-Videosignals S2. Die Einheit 12 kann von üblichem Aufbau sein und einen Tuner, einen ZF-Verstärker und einen Detektor enthalten, und sie kann auch einen Basisband-Videoschalter zur Auswahl von Basisband-Video-Eingangssignalen anstatt von HF-Eingangssignalen für die Anzeige enthalten. Das zusammengesetzte Videosignal S2, das von der Verarbeitungseinheit 12 geliefert wird, wird einer Luminanz-Chrominanz-(Y-C)-Signal-Abtrennschaltung 16 zugeführt, die das zusammengesetzte Videosignal S2 in eine Luminanzkomponente Y und eine quadratur-amplitudenmodulierte Chrominanzkomponente C trennt. Die getrennte Chrominanzkomponente C wird einem Chrominanzsignal-Demodulator 18 zugeführt, der das Chrominanzsignal C demoduliert, um zwei Basisband-Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y zu erzeugen.
• Die Rauschverminderung in dem Empfänger von Fig. 1 wird getrennt für das Luminanzsignal Y und die Chrominanz-Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y erzeugt. Die Luminanzkomponente Y wird beispielsweise einer Luminanz-Rauschverminderungseinheit 20 zugeführt, die von üblichem Aufbau sein kann, und die Chrominanz- Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werden einer Chromominanz- Rauschverminderungseinheit 30 zugeführt, die die Erfindung verkörpert. Vorteilhafterweise erlaubt die getrennte Rauschverminderungsverarbeitung der Luminanz- und der Farbdifferenzkomponenten die Auswahl eines optimalen Rauschverminderungssystems für jedes Signal beispielsweise im Vergleich zu früheren Systemen, die Chrominanzsignale zusammen mit Luminanzsignalen in einem gemeinsamen Vollbild-Rekursiv-Rauschverminderungssystem verarbeiten, wie zuvor erläutert.
• Das rauschverminderte Luminanzsignal Y', das von der Einheit 20 geliefert wird, und die rauschverminderten Basisband-Farbdifferenzsignale (R-Y)' und (B-Y)', die von der Einheit 30 geliefert werden, werden einem Anzeigeprozessor 22 zugeführt, der ein Farb-Ausgangssignal (beispielsweise in RGB-Form) zur Anzeige durch eine Bildröhre 24 liefert. Der Anzeigeprozessor 22 kann von üblichem Aufbau sein und Funktionen erzeugen wie Helligkeits- und Kontrast-Steuerung, Farbton- und Sättigungs-Steuerung, Farb-Matrizierung und so weiter. Die Bildröhre 24 kann - wie dargestellt - eine Direktanzeige liefern, jedoch kann sie auch drei Projektions-Bildröhren oder andere geeignete Anzeigevorrichtungen wie z.B. Flüssigkristall-Einheiten umfassen.
• Die Benutzersteuerung der verschiedenen Funktionen des Empfängers 10 in Fig. 1 wird durch eine Steuereinheit 26 vorgesehen, die Ausgänge hat, die mit der HF-Verarbeitungseinheit 12 verbunden sind, die sowohl mit den beiden Rauschverminderungseinheiten 20 und 30 als auch mit dem Anzeigeprozessor 22 verbunden sind. Die Steuereinheit 26 kann von üblichem Aufbau sein und beispielsweise aus einem Mikroprozessor bestehen, der durch eine vom Benutzer in der Hand gehaltene Fernbedienungseinheit gesteuert wird. Der der HF-Verarbeitungseinheit 12 zugeführte Ausgang erzeugt ein Steuersignal S3 zur Steuerung der Fernsehkanal-Abstimmung und der Video-Quellenauswahl. Die Rauschverminderungs-Steuersignale S4 und S5, die den Rauschverminderungseinheiten 20 und 30 zugeführt werden, sehen eine Benutzer-Steuerung der Rauschverminderung (z.B. ein/aus oder veränderbar) vor. Das Steuersignal S6, das dem Anzeigeprozessor 22 zugeführt wird, sorgt für die Benutzer-Steuerung über die verschiedenen zuvor erwähnten Video-Verarbeitungsfunktionen.
• Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß das Rauschverminderungssystem vom Benutzer steuerbar ist, um dem Benutzer die Freiheit zu geben, es vollständig abzuschalten oder es auf einen gewünschten Wert einzustellen. Dieses Merkmal ist erwünscht, weil die Rauscheigenschaften von unterschiedlichem Quellenmaterial nennenswert schwanken können. Es kann beispielsweise Zeiten geben, wo das Luminanzsignal ohne Rauschverminderung akzeptabel ist, aber eine gewisse Chrominanzsignal-Rauschverminderung angezeigt wird. Die Verwendung von getrennten Rauschverminderungs- Steuersignalen (S4 und S5) gibt dem Benutzer die Gelegenheit, diesen Bedarf zu erfüllen. Die minimale Information, die von dem Chrominanz-Rauschverminderungssignal S5 erforderlich ist, ist ein einfacher Ein/Aus-Befehl, der für digitale oder analoge Ausführung nur einen Steuer-Leiter benötigt. Für eine größere Steuer-Flexibilität kann das Rauschverminderungs-Steuersignal ein digitales Zwei-Bit-Signal umfassen, das somit vier getrennte Zustände oder Pegel der Rauschverminderung definiert (z.B. 00 für aus, 01 für niedrig, 10 für mittel und 11 für hoch), was später erläutert wird. Statt dessen kann das Rauschverminderungs-Steuersignal S5 ein analoges Signal sein, in welchem der Null-Pegel die Rauschverminderung unwirksam macht und dessen von null abweichende Amplitude die Rauschverminderungs-Begrenzer- Schwellwerte (wie noch erläutert wird) und damit das Maß der Rauschverminderung steuert.
• Die Chrominanz-Rauschverminderungsschaltung 30 (gestrichelt dargestellt), die die Erfindung verkörpert, enthält einen Eingangs-Multiplex-Schalter 32, dem die Basisband-Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y zugeführt werden. Die Funktion des Schalters 32 ist die abwechselnde Abtastung der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y, um ein gemultiplextes Ausgangssignal S8 zu erzeugen, das abwechselnde Abtastungen der Farbdifferenzsignale umfaßt, wobei jede Abtastung eine Abtastperiode "T" hat, die so gewählt ist, daß eine gerade Anzahl von Abtastungen pro horizontaler Zeile des Ausgangssignals S8 erzeugt wird. Um diese Forderungen zu erfüllen, wird der Schalter 32 durch ein Taktsignal CL gesteuert, das von einem Taktsignal-Generator 28 geliefert wird, der mit einem Vielfachen der Videosignal-Horizontal-Zeilenrate "zeilenverriegelt" ist. Beispielsweise kann der Taktsignal-Generator 28 eine multiplizierende Art einer Phasenregelschleife (PLL) umfassen, die mit der horizontalen Zeilenfrequenz "H", die von der Anzeige-Verarbeitungseinheit 22 erzeugt wird, in der Phase verriegelt ist, wie dargestellt. Aus Veranschaulichungsgründen wird nachfolgend angenommen, daß das Taktsignal CL gleich dem 128-Fachen der Zeilenfrequenz oder der horizontalen Kipp-Frequenz Fh ist.
• Fig. 2 veranschaulicht die gemultiplexten Abtastungen der R- Y- und B-Y-Basisband-Farbdifferenzsignale, die von dem Multiplexschalter 32 geliefert werden. Wie man sieht, ist eine gerade Zahl von Abtastungen pro Zeile vorhanden. Dies ist wichtig, was später in größeren Einzelheiten erläutert wird, weil hierdurch sichergestellt wird, daß die Abtastungen von der Zeile "N" vertikal mit den Abtastungen der nächsten Zeile "N+1" ausgerichtet sind. Dieses Merkmal der Erfindung ist aus Fig. 2 ersichtlich, wo dargestellt ist, daß die R-Y-Abtastungen eine vertikale Spalte und die B-Y-Abtastungen eine vertikale Spalte bilden. Wenn die Anzahl der Abtastungen pro Zeile keine gerade Zahl wäre, würden die R-Y- und B-Y-Abtastungen seitlich verschoben, wodurch das Problem der anschließenden Filteroperationen stark kompliziert würde.
• Gemäß Fig. 1 werden die gemultiplexten Abtastungen (Signal S8) einem Analog/Digital-(A/D)-Wandler 34 zur Umwandlung in digitale Form (Signal S9) zugeführt. Es sei bemerkt, daß der A/D- Wandler 34 durch ein Taktsignal 2CL mit der doppelten Frequenz des Multiplex-Schalter-Taktsignals CL getaktet wird. Dies erfolgt, weil eine Umwandlung der analogen Abtastung R-Y vorgenommen wird, wenn das Signal CL hoch ist und eine Umwandlung des analogen Signals B-Y vorgenommen wird, wenn das Signal CL niedrig ist. Demzufolge werden zwei digitale Abtastungen während eines vollständigen Zyklus des Multiplex-Taktsignals erzeugt, und daher muß die A/D-Umwandlungsfrequenz doppelt so groß wie die Multiplex-Taktfrequenz sein. Diese Taktfrequenz mit der doppelten Frequenz (2CL) wird von dem Taktsignal-Generator 28 geliefert.
• An dieser Stelle sei bemerkt, daß zwar eine digitale Verarbeitung für nachfolgende Operationen vorzuziehen ist, jedoch ist diese überhaupt nicht notwendig, und der Analog/Digital-Wandler 34 kann gegebenenfalls weggelassen werden, und die nachfolgende Verarbeitung kann durch analoge Elemente durchgeführt werden. Der Grund dafür, daß eine digitale Verarbeitung vorgezogen wird, besteht darin, daß spätere Elemente Signalverzögerungen von einer vollen Video-Zeile erfordern, und solche Verzögerungen werden leicht mit hoher Genauigkeit für digitale Signale erzielt, aber sie sind schwieriger mit hoher Genauigkeit für analoge Signale zu erzeugen.
• Das gemultiplexte digitale Signal S9 wird dann einem ersten Rekursivfilter (allgemein mit Filter 40 bezeichnet) zugeführt. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist es wesentlich, daß die Rückkopplungs-Verzögerung des Filters 40 gleich zwei Abtastperioden "T" für die horizontale Filterung der abwechselnden Abtastungen der R-Y- und B-Y-Farbdifferenzsignale ist. Die Rückkopplungs-Verzögerung des horizontalen Filters 40 muß genau gleich zwei Abtastperioden T sein, um sicherzustellen, daß R-Y-Abtastungen nur mit R-Y-Abtastungen verarbeitet werden und B-Y- Abtastungen nur in bezug auf B-Y-Abtastungen gefiltert werden. Dies ergibt sich aus dem in Fig. 2 dargestellten Signalformat, wo man sieht, daß die R-Y- und B-Y-Abtastungen sich bei jeder Abtastperiode T abwechseln. Wenn die Verzögerung des horizontalen Rekursivfilters eine ungerade Anzahl von Abtastungen wäre, dann würden die R-Y- und B-Y-Abtastungen vermischt werden. Demzufolge ist es absolut wesentlich, daß die horizontale Filterung auf einer Basis einer Verzögerungsperiode von zwei Abtastungen vorgenommen wird.
• Genauer gesagt umfaßt das horizontale Rekursivfilter 40 einen Eingangs-Knotenpunkt "A", dem das Signal S9 zugeführt wird. Der Knotenpunkt "A" ist mit entsprechenden ersten Eingängen einer Subtraktionsschaltung 42 und einer Addierschaltung 44 verbunden. Ein Ausgangs-Knotenpunkt "B" ist mit einem Ausgang der Addierschaltung 44 und über eine Verzögerungseinheit46 mit einem zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung 42 verbunden. Die Verzögerung der Verzögerungseinheit 40 ist gleich zwei Abtast-Verzögerungsintervallen. Ein einen Begrenzer 47 und ein Dämpfungsglied 48 enthaltender Schaltungsweg liegt zwischen dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 42 und einem zweiten Eingang der Addierschaltung 44. Das Dämpfungsglied 48 begrenzt wirksam den kleinen Signalgewinn des Schaltungsweges auf weniger als ein und vermeidet dadurch jede Wahrscheinlichkeit einer Schwingung des Filters, da die Rückkopplung durch die Verzögerung und den Schaltungsweg positiv ist. Vorzugsweise hat das Dämpfungsglied 48 einen Übertragungsfaktor von 7/8 oder irgendeinen ähnlichen Wert etwas weniger als eins.
• Das Dämpfungsglied 48 ist jedoch nicht wesentlich, da dieses Element vollständig entfallen kann, wenn andere Mittel vorgesehen werden, um den Gewinn auf weniger als eins zu begrenzen. Beispielsweise kann der Begrenzer 46 als programmierter Festspeicher oder "ROM" ausgeführt werden, wobei der ROM leicht so programmiert werden kann, daß er einen kleinen Signalgewinn von weniger als eins hat, wobei die Notwendigkeit für ein getrenntes Dämpfungsglied entfällt. Die Verwendung eines ROM für den Begrenzer 47 hat den weiteren Vorteil, daß man durch Programmieren verschiedener Adressen mit unterschiedlichen Begrenzungspegeln den Gewinn des Rauschverminderungssystems einfach dadurch steuern kann, daß unterschiedliche ROM-Speicherplätze mit dem Rauschverminderungs-Steuetsignal S5 adressiert werden. Beispiele eines ROM, der für verschiedene begrenzende Pegel des Signals S5 programmiert ist, sind in Fig. 3 dargestellt. Die horizontale Achse zeigt den Eingangssignalpegel, und die vertikale Achse zeigt den Ausgangssignalpegel. Die Übertragungskurven sind für begrenzende Pegel von null, 2 IRE- unf 8 IRE-Pegel dargestellt, wie durch Adressen-Eingänge zu dem ROM ausgewählt, wodurch AUS, niedrige und hohe Pegel von Farbrauschverminderung vorgesehen werden.
• Um beispielsweise das Rauschverminderungssystem vollständig unwirksam zu machen, kann das Signal S5 dazu verwendet werden, ROM-Adressen auszuwählen, wo alle Daten-Ausgänge unabhängig von den tatsächlichen Werten der von der Subtraktionsschaltung 42 gelieferten Adressen-Eingänge gleich null sind. Um als zweites Beispiel einen niedrigen Pegel an Rauschverminderung vorzusehen, kann der ROM so programmiert werden, daß Ausgangspegel der Subtraktionsschaltung in dem 0-3 IRE-Bereich von dem ROM durchgelassen, aber Pegel über 3 IRE begrenzt werden. Als drittes Beispiel für hohe Pegel von Rauschverminderung können ROM-Adressen so ausgewählt werden, daß sie Ausgangssignale in einem breiteren Bereich, z.B. bis 8 IRE-Einheiten für Ausgangssignale (Adressen) der Subtraktionsschaltung bis hinauf zu dem 8 IRE-Pegel liefern.
• Die Arbeitsweise des gemultiplexten horizontalen Rekursivfilters 40 ist leicht bei Betrachtung von einigen bestimmten Beispielen verständlich. Grundsätzlich erzeugt dieses Filter getrennte Durchschnitte der R-Y- und B-Y-Abtastungen aufgrund der Verzögerung von zwei Abtastungen. Für kleine Signale unterhalb des Begrenzungspegels des Begrenzers 47 konvergiert das Ausgangssignal am Knotenpunkt "B" auf den Durchschnitt der R-Y-Abtastungen, wenn eine R-Y-Abtastung dem Eingangs-Knotenpunkt "A" zugeführt wird, und es konvergiert auf den Durchschnitt der B-Y- Abtastungen, wenn eine B-Y-Abtastung dem Eingangs-Knotenpunkt "A" zugeführt wird. Der Begrenzer 47 begrenzt jedoch den Durchschnittsbildungs-Prozeß für Eingangssignale, die größer als der begrenzende Pegel sind, so daß, wenn große Anderungen des Eingangssignals auftreten, das Ausgangssignal am Knotenpunkt "B" im wesentlichen das Eingangssignal am Knotenpunkt "A" ist. Somit wird das Rauschen bei kleinen Signalen einer Durchschnittsbildung unterworfen, und eine Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses wird erzielt, und bei großen Signalen oberhalb des begrenzenden Pegels wird die Chrominanzsignal-Komponente zum Ausgang (Knotenpunkt B) ohne Durchschnittsbildung durchgelassen, so daß eine hohe Auflösung von großen Signalübergängen erzielt wird.
• Ein anderer Weg für die Betrachtung der Arbeitsweise des horizontalen Rekursivfilters 40 ist wie folgt. Die Subtraktionsschaltung 42 erzeugt die Differenz zwischen der ankommenden Chrominanzkomponente und der um zwei Abtastungen verzögerten Chrominanzkomponente. Der Begrenzer 47 läßt diese Differenz durch, wenn sie klein ist, und das Differenzsignal wird durch die Addierschaltung 44 dem Eingangssignal am Knotenpunkt A hinzugefügt. Als Ergebnis wird das Eingangssignal weitgehend ausgelöscht und druch das Durchschnitts-Ausgangssignal ersetzt, wenn das Eingangssignal klein ist. Kleine Änderungen des Eingangssignals führen jedoch zu großen Unterschieden im Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 42. Demzufolge begrenzt der Begrenzer 47 das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung auf einen niedrigen Pegel, wodurch bewirkt wird, daß der Ausgang der Addierschaltung 44 nahezu ausschließlich aus dem Eingangssignal aufgrund der Begrenzungswirkung des Begrenzers 47 besteht. Damit dies eintritt, hat der Begrenzer 47 einen so begrenzten Gewinn, daß er kleiner als eins ist (z.B. 7/8), wenn er nicht begrenzt, so daß das Ausgangssignal immer auf den Durchschnitt des Eingangssignals S9 konvergiert.
• Wie zuvor erwähnt wurde, erzeugt das horizontale Filter ein horizontales Nachziehen. Dies erfolgt, weil erwartet werden kann, daß horizontale Zeilen der Farbkomponenten sich von Zeile zu Zeile für reale Bilder unterscheiden, und so wird jede Zeile gefiltert (ein unterschiedlicher Durchschnitt gebildet). Dieses horizontale Nachziehen kann gemäß der Erfindung durch vertikale Rekursivfilterung der Farbkomponenten aufgehoben werden. Dies wird durch das vertikale Rekursivfilter 50 vorgesehen.
• Das Filter 50 umfaßt einen Eingangs-Knotenpunkt C, dem das horizontal-rekursivgefilterte Signal S10 zugeführt wird. Der Knotenpunkt C ist mit entsprechenden ersten Eingängen einer Subtraktionsschaltung 52 und einer Addierschaltung 54 verbunden. Ein Ausgangs-Knotenpunkt D ist mit einem Ausgang der Addierschaltung 54 und über eine Verzögerungseinheit 56 mit einem zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung 52 verbunden. Die Verzögerung der Verzögerungseinheit 56 ist gleich einem horizontalen Zeilenintervall. Es ist wie zuvor erwähnt wesentlich, daß eine gerade Zahl von Abtastungen pro Zeile vorhanden ist, um sicherzustellen, daß alle Abtastungen orthogonal sind (vertikal ausgerichtet). Ein Schaltungsweg (56, 58), der einen Begrenzer 57 und ein Dämpfungsglied 58 enthält, liegt zwischen dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 52 und einem zweiten Eingang der Addierschaltung 54. Das Dämpfungsglied 58 begrenzt wirksam den kleinen Signalgewinn des Schaltungsweges auf weniger als eins, wodurch jede Gelegenheit für eine Schwingung des Filters vermieden wird, da die Rückkopplung durch die Verzögerung und den Schaltungsweg positiv ist. Veranschaulichenderweise kann das Dämpfungsglied 58 ein Übertragungsverhältnis von 7/8 oder einen ähnlichen Wert etwas unter eins haben.
• Wie zuvor in Verbindung mit dem Filter 40 erläutert wurde, kann das Dämpfungsglied 58 vollständig entfallen, wenn andere Mittel zur Begrenzung des Gewinns des Filters auf weniger als eins vorgesehen werden. Der Begrenzer 57 kann dies vorzugsweise tun, indem er als Festspeicher (ROM) ausgebildet wird, wie zuvor in Einzelheiten in Verbindung mit Filter 40 erläutert wurde.
• Die Funktion des Filters so ist identisch mit der des Filters 40 mit der Ausnahme, daß die Filterungsrichtung vertikal anstatt horizontal ist. In diesem Zusammenhang sollte hervorgehoben werden, daß die Auswahl einer geraden Zahl von Abtastungen pro Zeile absolut wesentlich ist, um Verschiebungsfehler zu vermeiden. Die Abtastungen müssen vertikal ausgerichtet sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist, um sicherzustellen, daß von R-Y-Abtastungen und R-Y-Abtastungen der Durchschnitt gebildet wird, und daß von B-Y-Abtastungen und B-Y-Abtastungen der Durchschnitt gebildet wird.
• Das vertikale gemultiplexte Farbfilter 50 erzeugt ebenfalls Nachzieheffekte aufgrund von Änderungen der Farbe in der vertikalen Richtung. Wie jedoch zuvor bemerkt wurde, ist das horizontale Farbnachziehen, das durch das Filter 40 erzeugt wird, wenn es mit dem vertikalen Farbnachziehen kombiniert wird, das durch das Filter 50 erzeugt wird, bestrebt, ein Bild mit wenig oder keinen sichtbaren Nachzieheffekten zu erzeugen. In anderen Worten führt die Kombination zu einem unerwarteten Ergebnis, namlich die Nachzieheffekte erscheinen sichtbar nicht additiv zu sein, und das Ergebnis ist ein verbessertes Farbbild. Auch führt - wie zuvor bemerkt - die Verwendung von Multiplexverfahren und die besondere Wahl der Anzahl von Abtastungen pro Zeile bei einem System, bei dem nur zwei Filter erforderlich sind, zur Erzeugung einer Farbsignalverbesserung, wo sonst vier Filter erforderlich wären.
• Nach Multiplexen, horizontaler Rekursiv-Multiplexfilterung und vertikaler Multiplexfilterung wird das verarbeitete Signal am Ausgangs-Knotenpunkt D durch den Digital/Analog-wandler 60 zurück in analoge Form gewandelt und dann in eine individuelle Komponentenform durch den De-Multiplexschalter 62 für die Zuführung zu dem Anzeigeprozessor 22 des Empfängers 10 de-multiplext.
• Es wurde hier ein Chrominanz-Rauschverminderungssystem dargestellt und beschrieben, bei dem Basisband-Chrominanzkomponenten einem Zeit-Multiplex und vertikaler und horizontaler Rekursivfilterung unterworfen werden, um dadurch eine Rauschverminderung der Farbkomponente zu erzeugen, wodurch eine vertikale Nachzieheigenschaft der vertikalen Rekursivfilterung durch eine horizontale Nachzieheigenschaft des horizontalen Rekursivfilters wirksam und sichtbar ausgelöscht wird, wodurch die Vorteile (1) von rauschverminderten Basisband-Chrominanzkomponenten (2) mit minimalen sichtbaren Artefakten erzeugt werden (3), ohne eine Verdoppelung von Filterelementen zu benötigen, wodurch (4) die Zuverlässigkeit mit einem Minimum an Filterelementen erhöht wird und (5) die Kosten proportional vermindert werden.
• Bei dem hier gezeigten besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung können verschiedene Änderungen vorgenommen werden. Wie zuvor bemerkt wurde, kann eine analoge Verarbeitung anstatt einer digitalen Verarbeitung verwendet werden, wodurch die A/D- und D/A-Wandler entfallen. Auch das Multiplexen kann entfallen, aber nur auf Kosten einer Verdoppelung der Anzahl der benötigten Filter, die - wie zuvor erläutert wurde - dem Gegenstand der Erfindung für eine Schaltungsvereinfachung zuwiderläuft. Auch können unterschiedliche Formen von Rekursivfiltern anstatt der dargestellten verwendet werden, sofern sie jedoch eine kleine Signalbegrenzung und eine orthogonale Filterung in der vertikalen und horizontalen Richtung bei Abtastungen erzeugen, die so ausgewählt sind, daß eine orthogonale Gruppe und eine gerade Zahl von Abtastungen pro Zeile erzeugt wird.

Claims (3)

1.) Vorrichtung zur Verminderung des Chrominanzrauschens zum Filtern von ersten(R-Y) und zweiten (B-Y) Basisband-Farbdifferenzsignalen, um erste und zweite rauschverminderte Farbdifferenz- Ausgangssignale zu erzeugen, umfassend:

- erste Schaltermittel (32), denen die Farbdifferenzsignsle zugeführt werden, um abwechselnd die Farbdifferenzsignale abzutasten und ein gemultiplextes Ausgangssignal (S8) zu erzeugen, das abwechselnde Abtastungen des ersten und zweiten Farbdifferenzsignals umfaßt, wobei jede Abtastung eine Abtastperiode T hat, die so ausgewählt ist, daß sie eine gerade Zahl von Abtastungen pro horizontaler Zeile des Ausgangssignals erzeugt;

- ein erstes Rekursivfilter (40) zum Filtern der abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale:

- zweite Schaltermittel (62) zur Erzeugung der rauschverminderten Farbdifferenz-Ausgangssignale, dadurch gekennzeichnet,

- daß das erste Rekursivfilter (40) eine Rückkopplungsverzögerung (46) hat, die gleich zwei Abtastperioden ist, um die abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale horizontal zu filtern ;

- daß eine zweites Rekursivfilter (50) in Reihe mit dem ersten Rekursivfilter vorgesehen ist, das eine Rückkopplungsverzögerung (56) hat, die einem horizontalen Zeilenintervall entspricht, um die abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale vertikal zu filtern; und

- daß die zweiten Schaltermittel (62) auf die horizontal und vertikal rekursivgefilterten abwechselnden Abtastungen der Farbdifferenzsignale zum Demultiplexen der Abtastungen ansprechen, um das erste und zweite rauschverminderte Farbdifferenz-Ausgangssignal zu erzeugen, von denen jedes einer vertikalen und horizontalen Rekursivfilterung unterworfen wird.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filter (40, 50) einen entsprechenden Begrenzer (47, 57) enthält, wobei jeder Begrenzer einen Steueranschluß hat, um seinen Begrenzungspegel zu steuern, und daß die Steueranschlüsse miteinander (S5) und mit einer gemeinsamen Quelle eines Steuersignals (26) verbunden sind, um gleichzeitig die Begrenzungspegel beider Begrenzer in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu steuern.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filter (40) umfaßt: einen Eingang, der mit ersten Eingängen einer Subtraktionsschaltung (42) und einer Addierschaltung (44) verbunden ist, einen Ausgang (B), der mit einem Ausgang der Addierschaltung und über eine Verzögerungseinheit (46) mit einem zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung verbunden ist, und einen einen Begrenzer (47) enthaltenden Schaltungsweg, der zwischen einem Ausgang der Subtraktionsschaltung und einem zweiten Eingang der Addierschaltung liegt, und Schaltungsmittel (48) zur wirksamen Begrenzung des Signalgewinns des Schaltungsweges auf weniger als eins.