PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005060701A1 08.02.2007
Titel Verfahren zur Bestimmung von Vertikalsynchronisationszeitpunkten
Anmelder Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, 81671 München, DE
Erfinder Reichert, Thomas, 74670 Forchtenberg, DE
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Anmeldedatum 19.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005060701
Offenlegungstag 08.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2007
IPC-Hauptklasse H04N 5/08(2006.01)A, F, I, 20051219, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04N 17/00(2006.01)A, L, I, 20051219, B, H, DE   H04N 7/56(2006.01)A, L, I, 20051219, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Vertikalsynchronisationszeitpunkten (Tsync even, Tsync odd) in einem Bildsignalabschnitt zur Übertragung von Bildinformation in zwei Halbbildern. Zunächst wird ein Signalabschnitt des Bildsignals aufgezeichnet. Aus dem Signalabschnitt wird ein Betrag oder Betragsquadrat gebildet und damit eine Tiefpassfilterung durchgeführt. In dem tiefpassgefilterten Signalabschnitt wird ein Extremwert ermittelt. Im Bereich um den ermittelten Extremwert wird eine Datensequenz (xfine) durch Ausschneiden und Bilden des Betrags bzw. Betragsquadrats eines Signalabschnittsteils berechnet. Es werden zwei Faltungsfunktionen (fodd, feven) der Datensequenz (xfine) mit zwei Vertikalsynchronsequenzen (hodd, heven) eines idealen Signals berechnet und die Position des stärkeren Extremwerts der Faltungsfunktionen (fodd, feven) in dem Signalabschnitt ermittelt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Vertikalsynchronisationszeitpunkten in einem Signalabschnitt eines Bildsignals zur Übertragung von Bildinformationen in zwei Halbbildern.

Bildinformationen, z.B. bei TV- oder Videogeräten werden in der Regel so übertragen, dass das darstellende Gerät das vollständige Bild aus zwei Halbbildern aufbaut. Ein erstes Halbbild besteht dabei aus den ungeraden Bildzeilen und das zweite Halbbild aus den geraden Bildzeilen. Das Bildsignal selbst transportiert die Informationen, die zu dem jeweiligen Halbbild gehören, in zeitlich aufeinander folgenden Bereichen des Signals, wobei beim Übergang von dem ersten Halbbild zum zweiten Halbbild in dem Signal ein Abschnitt ohne Bildinformation festgelegt ist, in dem der Vertikalsynchronisationszeitpunkt festlegt ist. Ist der Vertikalsynchronisationszeitpunkt bekannt, so kann aus den im jeweiligen Standard des zugehörigen Signals festgelegten Werten beispielsweise für die Zeilenzahl und die Zeilenlänge jeder beliebige Zeitpunkt in dem Signal bestimmt werden. Bei der Analyse von solchen Signalen besteht daher eine wichtige Aufgabe darin, die Vertikalsynchronisationszeitpunkte, also diejenigen Zeitpunkte, in denen in dem Bildsignal ein Wechsel von dem ersten Halbbild auf das zweite Halbbild oder umgekehrt festgelegt wird, zu ermitteln.

Aus der EP 0 899 945 B1 ist es bekannt, die Vertikalsynchronisationszeitpunkte mit Hilfe eines Hardwarebausteins zu ermitteln. Während des laufenden Empfangs eines TV-Signals oder eines Video-Signals wird anschließend ausgehend von dem Vertikalsynchronisationszeitpunkt, der durch den Hardwarebaustein bestimmt wurde, eine Zeilensynchronisation durchgeführt. Dabei wird jeweils eine Verschiebung der Zeilensynchronisationszeitpunkte aus dem laufenden Signal ermittelt und so das Synchronisationsergebnis der Bildzeilen verbessert.

Das aus der EP 0 899 945 B1 bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass zunächst die Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte mit Hilfe eines Hardwarebausteins erfolgen muss. Ferner ist es erforderlich, dass das Verfahren an einem laufend eingehenden Signal durchgeführt wird. Insbesondere ist es nicht möglich, für einen beliebigen Signalabschnitt eines TV-Signals die Vertikalsynchronisationszeitpunkte aus der Signalinformation selbst ohne Flankendetektion durch einen Hardwarebaustein zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte zu schaffen, wobei die Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte unter Verwendung eines aufgezeichneten Signalabschnitts softwareseitig erfolgt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Signalabschnitt eines Bildsignals zur Übertragung von Bildinformationen in zwei Halbbildern aufgezeichnet. Nach einer Betrags- oder Betragsquadratbildung wird der Signalabschnitt tiefpassgefiltert und anschließend werden die Extremwerte des tiefpassgefilterten Signalabschnitts ermittelt. Die Lage der Extremwerte liefert bereits eine grobe Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte. In einem Bereich um die Vertikalsynchronisationszeitpunkte herum sind in dem ursprünglichen Bildsignal typische Pegel vorhanden, die entweder über oder unter einem Signalbereich mit Bildinformation liegen. Durch Ermittlung der Lage der Extremwerte des tiefpassgefilterten Signalabschnitts wird somit die ungefähre Lage dieses Abschnitts in dem Ausgangssignal ermittelt.

Ein in diesem Bereich liegender Signalabschnittsteil wird anschließend mit einer Vertikalsynchronsequenz eines idealen Signals gefaltet. Die Vertikalsynchronsequenz kann einmalig aus den Informationen des entsprechenden Standards des TV-Signals bestimmt werden. Durch Ermittlung der Lage des Extremwerts der Faltungsfunktion erhält man anschließend die genaue zeitliche Lage eines Vertikalsynchronzeitpunkts.

Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, dass die Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte allein softwareseitig auf Basis eines eingelesenen oder empfangenen Signalabschnitts erfolgen kann. Dieser Signalabschnitt wird in dem Messgerät gespeichert und liefert bei Kenntnis des dem Signalabschnitt zugrunde liegenden Standards die zeitliche Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte, ohne dass eine Flankendetektion mit Hilfe eines Hardwarebausteins erforderlich ist.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, eine vereinfachte Vertikalsynchronsequenz des idealen Signals zur Berechnung der Faltungsfunktion zu verwenden. Dabei wird zur Vereinfachung die Bildinformation aus dem idealen Signal vor Erzeugung der Vertikalsynchronsequenz entfernt. Die Vertikalsynchronsequenz des idealen Signals wird vorzugsweise so generiert, dass sie ausschließlich zwei Pegelwerte enthält. Besonders vorteilhaft ist es, die Vertikalsynchronsequenz in dem Bereich, in dem üblicherweise die Bildinformation übertragen wird, auf 0 zu setzen. Damit lässt sich der erforderliche Rechenaufwand erheblich reduzieren, da eine tatsächliche Berechnung von Werten lediglich in den Bereichen um den Vertikalsynchronisationszeitpunkt herum erforderlich ist. Weiterhin ist es insbesondere vorteilhaft, in dem Bereich um die Vertikalsynchronisationszeitpunkte den Wert der Vertikalsynchronsequenz des idealen Signals auf 1 zu setzen, um den Rechenaufwand weiter zu reduzieren.

Um mit Sicherheit davon ausgehen zu können, dass in einem aufgezeichneten Signalabschnitt ein Vertikalsynchronisationszeitpunkt bestimmbar ist, wird vorzugsweise der Signalabschnitt mit einer Länge aufgezeichnet, die mindestens der Länge eines Bildsignals zur Übertragung eines aus zwei Halbbildern bestehenden Vollbilds entspricht, wobei die Länge zusätzlich um die Länge einer Vertikalsynchronsequenz erhöht wird. Das Erhöhen um die Länge der Vertikalsynchronsequenz hat den Vorteil, dass auch bei einer unglücklichen zeitlichen Lage einer Vertikalsynchronsequenz zumindest eine Vertikalsynchronsequenz auswertbar innerhalb des aufgenommenen Signalabschnitts liegt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Vertikalsynchronsequenz des idealen Signals aus einem theoretischen, idealen Signal durch Abtastung erzeugt wird, wobei zur Abtastung dieselbe Samplingrate verwendet wird wie zur Abtastung des zur analysierenden Signalabschnitts. Das ideale Signal liegt zeitkontinuierlich vor. Hierzu wird vorzugsweise ein ideales Signal für jeden auswertbaren Signaltyp abgespeichert, wobei erst bei einer Vertikalsynchronisationszeitpunktbestimmung aus diesem idealen Signal durch Abtastung mit der entsprechenden Samplingrate die zu verwendende Vertikalsynchronsequenz generiert wird und damit aus dem zeitkontinuierlichen, idealen Signal ein zeitdiskretes erzeugt wird.

Zur weiteren Reduzierung des Rechenaufwandes ist es außerdem vorteilhaft, die Tiefpassfilterung zur Grobsuche der Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte mit Hilfe eines datenreduzierten Signalabschnitts durchzuführen. Hierzu wird eine Unterabtastung des aufgezeichneten Signalabschnitts durchgeführt und die Tiefpassfilterung mit den Beträgen oder den Betragsquadraten des unterabgetasteten Signalabschnitts vorgenommen.

Bei der Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte ist es weiterhin vorteilhaft, die Faltungsfunktion sowohl für eine Vertikalsynchronsequenz eines ersten Halbbildwechsels als auch für eine Vertikalsynchronsequenz eines zweiten Halbbildwechsels durchzuführen. Durch einen Vergleich dieser beiden Faltungsergebnisse lässt sich in einfacher Weise nicht nur der Vertikalsynchronisationszeitpunkt, sondern darüber hinaus auch die Art des Halbbildwechsels bestimmen. Die Art des Halbbildwechsels bezeichnet dabei entweder einen Wechsel von einem ersten zu einem zweiten Halbbild ("even") oder in umgekehrter Richtung von einem zweiten Halbbild zu einem ersten Halbbild ("odd").

Vorzugsweise wird das Ergebnis der Faltung interpoliert, um die Lage des Extremwerts der Faltungsfunktion mit einer höheren Genauigkeit zu ermitteln.

Um eine ausreichende Genauigkeit der Ermittlung der Lage des Vertikalsynchronisationszeitpunkts zu erreichen, wird bevorzugt ein Signalabschnittsteil, der zur Berechnung der Faltungsfunktion verwendet wird, um mindestens eine Bildzeile, vorzugsweise mehrere Bildzeilen, länger gewählt als die Vertikalsynchronsequenz. Dadurch ergibt sich eine ausreichende Güte für die Bestimmung der Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte, ohne dass der Rechenaufwand stark ansteigt. Der Signalabschnittsteil wird vorzugsweise umso länger gewählt, je ungenauer die grobe Bestimmung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte war.

Weiterhin ist es vorteilhaft, nach der Tiefpassfilterung des Betrags oder Betragsquadrats des aufgezeichneten Signalabschnitts den aufgezeichneten Signalabschnitt zu verwerfen, wenn der Betrag oder das Betragsquadrat öfter als erwartet in einem Pegelbereich liegt, in dem eigentlich lediglich der Bereich des Signalabschnitts um den Vertikalsynchronisationszeitpunkt erwartet wird. Dies ist dann der Fall, wenn der HF-Pegel des Signalabschnitts öfter in einem um den HF-Pegel des Vertikalsynchronimpulses liegenden Bereich eindringt, wobei hierzu ein Grenzwert sowohl für den Pegel als auch für die Anzahl des Über- bzw. Unterschreitens vorgebbar ist. Die Bestimmung einer solchen Grenze hat den Vorteil, dass die weiteren Auswerteschritte lediglich dann durchgeführt werden, wenn mit einer hinreichenden Sicherheit anzunehmen ist, dass es sich bei dem aufgezeichneten Signal tatsächlich um ein Video- oder TV-Signal handelt, in dem Vertikalsynchronisationszeitpunkte auffindbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Überblick über den Verfahrensablauf zur Grobsuche eines Vertikalsynchronisationszeitpunkts;

2 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs zur Bestimmung des exakten Vertikalsynchronisationszeitpunkts;

3 eine beispielhafte Darstellung eines idealen Bildsignals;

4 eine Darstellung eines vereinfachten Verlaufs des idealen Signals aus 3;

5 der Verlauf des abgetasteten idealen Signals aus 4;

6 eine vereinfachte Vertikalsynchronsequenz als zeitliche Invertierung des Verlaufs aus 5;

7 eine schematische Darstellung einer Signalanalyse mit der erfindungsgemäßen Ermittlung eines Vertikalsynchronisationszeitpunkts;

8 eine beispielhafte Darstellung modulierender Signale im Bereich um Vertikalsynchronisationsabschnitte und

9 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verwerfungskriterium.

Bevor auf die Durchführung des eigentlichen Verfahrens eingegangen wird, sollen zunächst anhand der 8 beispielhaft Signalverläufe modulierender Signale im Bereich der Halbbildwechsel zwischen einem ersten Halbbild und einem zweiten Halbbild (obere Bildhälfte) bzw. von einem zweiten Halbbild zu einem ersten Halbbild (untere Bildhälfte) veranschaulicht werden. Während am Anfang und am Ende des dargestellten Ausschnitts der modulierenden Signalabschnitte schraffierte Bereiche zu erkennen sind, in denen Bildinformation übertragen wird, so ist in dem Bereich um den Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync even ein Abschnitt der Länge j ausgebildet, in dem keine Bildinformation übertragen wird. Die Zeilensynchronisationszeitpunkte sind in der 8 als Markierungen tsync line dargestellt. Der Signalverlauf im Abschnitt j ist für die Signale der unterschiedlichen Standards spezifisch. Der Signalverlauf wechselt zur Synchronisation in definierter Weise zwischen einem "Blanking Level" PBlank und einem "Synchronisationslevel" Psync.

In der unteren Darstellung der 8 ist der Halbbildwechsel vom zweiten Halbbild auf das erste Halbbild dargestellt. Der Vertikalsynchronisationszeitpunkt dieses Halbbildwechsels wird als Tsync odd bezeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Signalverläufe des modulierenden Signals sich nur geringfügig unterscheiden. Insbesondere fällt der Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync even mit einem Zeilensynchronisationszeitpunkt tsync line zusammen, während der Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync odd zwischen zwei Zeilensynchronisationszeitpunkte tsync line fällt. Dementsprechend ändern sich die Signalverläufe im Bereich der Übergänge zur Bildinformation. Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren wird aus einem modulierten Signalabschnitt die Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd ermittelt.

In 1 ist die hierzu zunächst durchgeführte Grobsuche nach der Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd dargestellt. Zunächst wird zu einem beliebigen Zeitpunkt die Aufnahme eines empfangenen Bildsignalabschnitts 1 gestartet. Der dem Signal zugrunde liegende Standard ist bekannt. Der aufgenommene Bildsignalabschnitt 1 weist mindestens ein Länge auf, die einer Übertragung eines vollständigen Bildes, bestehend aus einem ersten Halbbild und einem zweiten Halbbild, plus der Länge einer Vertikalsynchronsequenz heven bzw. hodd entspricht. Die Länge der Vertikalsynchronsequenzen heven, hodd ist dabei gleich der in der 8 dargestellten Synchronisationslänge j plus einer als "z" bezeichneten vorgebbaren Anzahl von Zeilen vor und nach dem Abschnitt j. In der 8 sind die Länge der Vertikalsynchronsequenzen für den Übergang vom ersten Halbbild zum zweiten Halbbild bzw. vom zweiten Halbbild zum ersten Halbbild als L (heven) bzw. L (hodd) bezeichnet. Die gewählte Anzahl zusätzlicher Zeilen z ist dabei beispielhaft 1.

Der empfangene Bildsignalabschnitt 1 wird in einem zweiten Verfahrensschritt 2 vorverarbeitet. Die Vorverarbeitung umfasst beispielsweise das Heruntermischen des Signals, eine Kanaltrennung sowie eine Verstärkung des Signals. Das vorverarbeitete HF-Signal bildet einen im Basisband vorliegenden Signalabschnitt, der als Grundlage zur Ermittlung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte dient. Alternativ kann zur Ermittlung der Signalsynchronisationszeitpunkte auch ein vorliegender IQ-Datensatz oder ein Basisbandsignal herangezogen werden, der bzw. das eingelesen wird. In Schritt 3 wird der Signalabschnitt im Basisband mit einer einstellbaren Samplingrate abgetastet und in einem Arbeitsspeicher abgelegt. Für die weitere Datenverarbeitung steht nun ein IQ-Datensatz 4 des Basisbandsignals als Signalabschnitt zur Verfügung. Zur möglichst effizienten Bearbeitung ist es vorteilhaft, den zu verarbeitenden Signalabschnitt auf die Videobandbreite zu beschränken. Diese Beschränkung auf die Videobandbreite von ca. 4–5 MHz erfolgt mittels geeigneter Filtermaßnahmen an dem empfangenen HF-Bildsignalabschnitt 1, die sowohl als Hardware als auch als Software ausgeführt sein können. In der 1 ist es dargestellt, dass die abgestasteten IQ-Daten im Speicher abgelegt werden (4). Ebenso gut ist es möglich, den Hochfrequenzpegel als Funktion der Zeit im Speicher abzulegen.

In einem nächsten Schritt 5 wird aus den IQ-Daten 4 des Datensatzes der Betrag oder vorzugsweise das Betragsquadrat gebildet. Das Betragsquadrat der IQ-Daten 4 wird anschießend einem Tiefpassfilter 6 zugeführt. Als Tiefpassfilter 6 kann z.B. ein sogenanntes Moving Average Filter eingesetzt werden. Die Tiefpassfilterung erfolgt in Kenntnis des zu analysierenden Signaltyps. Von dem Tiefpassfilter 6 wird ein tiefpassgefilteter Signalabschnitt Mmov ausgegeben. Aufgrund der Ausprägung des modulierenden Signals, wie es in der 8 dargestellt ist, weist der tiefpassgefilterte Signalabschnitt Mmov im Bereich um den jeweiligen Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync odd, Tsync even einen Extremwert auf. Der Extremwert ist abhängig von der zugrundeliegenden Modulationsart (positive oder negative Videomodulation) ein Minimum oder ein Maximum. Durch Bestimmung der Lage dieses Extremwerts ist die ungefähre Stelle, an der ein Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync even, Tsync odd liegt, ermittelt.

In der Darstellung der 1 erfolgt die Tiefpassfilterung (Schritt 6) sowie die anschließende Auswertung des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov auf Basis des vollständigen IQ-Datensatzes 4. Um die erforderliche Rechenzeit zu verkürzen, ist es auch möglich, die Grobsuche der Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd mit einem reduzierten IQ-Datensatz 4' durchzuführen. Hierzu wird zunächst der ursprüngliche IQ-Datensatz 4 unterabgetastet und so der reduzierte IQ-Datensatz 4' erzeugt. Anschließend erfolgt eine Bildung des Betragsquadrats des reduzierten IQ-Datensatzes 4' bevor die Tiefpassfilterung 6 durchgeführt wird. Die Grobbestimmung der Lage des Vertikalsynchronisationszeitpunkts Tsync odd bzw. Tsync even erfolgt somit unter Verwendung eines reduzierten IQ-Datensatzes 4'. Nachdem die ungefähre Lage der Vertikalsynchronisationszweitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd in Schritt 7 festgelegt ist, wird auch im Falle einer reduzierten Datenmenge anschließend wieder auf den vollständigen IQ-Datensatz 4 zurückgegriffen.

Zur Vermeidung von Fehltriggerungen wird der tiefpassgefilterte Signalabschnitt Mmov vor der weiteren Verarbeitung einer Überprüfungsroutine 8 unterzogen. Mit Hilfe der Überprüfungsroutine 8 wird der Verlauf des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmovuntersucht. Die Überprüfungsroutine 8 ist ein Plausibilitätstest hinsichtlich der Statisktik des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov. In Abhängigkeit der verwendeten Modulationsart (negative Videomodulation oder positive Videomodulation) wird durch den Signalanteil des Synchronisationslevels Psync in dem modulierenden Signal ein Maximum bzw. Minimum in dem tiefpassgefilterten Signal Mmov vorhanden sein. Ist zusätzlich zu diesem Maximum bzw. Minimum feststellbar, dass der Verlauf des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov öfter als erwartet einen ersten Grenzwert PGrenz über- bzw. unterschreitet, so wird der aufgezeichnete Datensatz verworfen. Der aufgezeichnete Datensatz erlaubt dann keine sichere Detektion der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd und ist für eine nachfolgende Auswertung ungeeignet. Ein Beispiel für eine negative Videomodulation ist in der 9 dargestellt. Eine bestimmte Anzahl der Werte des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov liegt in dem durch den Grenzwert Pgrenz und den Extremwert Pmax definierten Bereich. Zur Beurteilung wird der Anteil von Werten des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov an der Gesamtheit der Werte des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov ermittelt.

Als Kriterium zum Verwerfen werden zwei Grenzwerte festgelegt. Ein erster Grenzwert Pgrenz für die Leistung definiert einen Bereich oberhalb bzw. unterhalb des ermittelten Extremwerts. Ein zweiter Grenzwert legt einen Anteil fest, wie viele der Werte des tiefpassgefilterten Signalabschitts Mmov den Grenzwert PGrenz überschreiten bzw. unterschreiten dürfen.

Die Empfindlichkeit kann dabei durch Festlegen des Grenzwerts PGrenz eingestellt werden, beispielsweise als Bruchteil des detektierten Extremwerts des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov. Bei negativer Videomodulation legt der Grenzwert PGrenz eine Obergrenze für den HF-Pegel fest, wie es in der 9 dargestellt ist. Bei positiver Videomodulation wird dementsprechend eine Untergrenze für den HF-Pegel festgelegt.

Ergibt die Überprüfungsroutine 8, die in Abhängigkeit von dem zu untersuchenden Signaltyp 9 durchgeführt wird, dass es sich bei dem aufgezeichneten Signalabschnitt 1 um ein erwartetes Bildsignal handelt, so wird unter Verwendung der aus der Grobsuche erhaltenen Informationen über die Lagerung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync odd, Tsync even die exakte Ermittlung der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd durchgeführt.

Der Verfahrensablauf zur Bestimmung der exakten zeitlichen Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd ist in der 2 schematisch dargestellt. Die Bestimmung der exakten zeitlichen Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd erfolgt auch bei Verwendung eines reduzierten Datensatzes 4' zur Grobsuche auf Basis des vollständigen IQ-Datensatzes 4. Aus dem IQ-Datensatz 4 wird mit Hilfe der ermittelten zeitlichen Lage des Extremwerts des tiefpassgefilterten Signalabschnitts Mmov in Schritt 12 ein Signalabschnittsteil selektiert. Die Länge dieses ausgeschnittenen Signalabschnittteils entspricht der Länge der Vertikalsynchronsequenzen hodd bzw. heven Plus der Länge einer Bildzeile oder vorzugsweise mehrerer Bildzeilen. Für diesen Signalabschnittsteil wird das Betragsquadrat (oder der Betrag) gebildet, so dass am Ende des Bearbeitungsschritts 12 eine Datensequenz xfine vorliegt, die den Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync even bzw. Tsync odd und den Abschnitt j enthält. Diese Datensequenz xfine wird in einem sogenannten "Matched Filter" 16 mit einer ersten Vertikalsynchronsequenz 14 (hodd) und einer zweiten Vertikalsynchronsequenz 15 (heven) gefaltet. Die erste und zweite Vertikalsynchronsequenz 14, 15 werden aus dem Standard für das entsprechende zu untersuchende Bildsignal 1 generiert. Dabei wird von einem idealen, dem Standard entsprechenden Signalverlauf ausgegangen. Die Erzeugung der beiden Vertikalsynchronsequenzen hodd und heven wird nachfolgend noch anhand der 3 bis 6 erläutert.

Die Faltung der Vertikalsynchronsequenzen 14 (hodd) bzw. 15 (heven) mit der Datensequenz xfine ergibt eine erste Funktion fodd bzw. eine zweiten Funktion feven. Die Bestimmung, ob es sich bei dem in dem Datensatz xfine enthaltenen Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync um einen Synchronisationszeitpunkt für einen Wechsel vom ersten auf das zweite Halbbild (Tsync even) oder vom zweiten auf das erste Halbbild (Tsync odd) handelt, ergibt sich aus einem Vergleich der absoluten Maxima bzw. Minima der ersten Funktion fodd und der zweiten Funktion feven. Beim Vergleich der Maxima bzw. Minima ist wiederum entscheidend, ob es sich um ein Signal mit positiver oder negativer Videomodulation handelt. Bei positiver Videomodulation werden die Minima der Funktionen fodd und feven miteinander verglichen, bei negativer Videomodulation dagegen die Maxima.

Ein Wechsel vom ersten zum zweiten Halbbild (Tsync even) ergibt sich bei positiver Videomodulation, wenn die erste Funktion feven ein Minimum aufweist, welches niedriger als das Minimum der zweiten Funktion fodd ist. Dementsprechend ergibt sich ein Wechsel vom zweiten zum ersten Halbbild (Tsync odd), wenn bei positiver Videomodulation das Minimum von fodd kleiner ist als das Minimum von feven. Im Falle einer negativen Videomodulation ergibt sich ein Wechsel vom ersten zum zweiten Halbbild, wenn das Maximum der Funktion feven größer als das Maximum der Funktion fodd ist. Umgekehrt ergibt sich ein Wechsel vom zweiten zum ersten Halbbild, wenn das Maximum der Funktion fodd größer als das Maximum der Funktion feven ist.

Nachdem in Schritt 17 abhängig von dem verwendeten, bekannten Signaltyp 9 ein Vergleich zwischen den Maxima bzw. Minima der Funktionen fodd und feven durchgeführt wurde, wird anschließend nur noch die jeweilige Funktion fodd bzw. feven weiter ausgewertet, die dem festgestellten Halbbildwechsel entspricht. Bei einem festgestelltem Halbbildwechsel vom ersten auf das zweite Halbbild wird dementsprechend nachfolgend nur noch die zweite Funktion feven ausgewertet. Umgekehrt wird bei festgestelltem Halbbildwechsel vom zweiten auf das erste Halbbild lediglich die erste Funktion fodd ausgewertet. Zur exakten Bestimmung der zeitlichen Lage der Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd wird die Funktion feven bzw. fodd in Schritt 18 bzw. 18' interpoliert. Die exakte Lage des Vertikalsynchronisationszeitpunktes Tsync even bzw. Tsync odd wird dann aus dem Maximum bzw. Minimum der interpolierten Funktion bestimmt. Wegen der Interpolation kann das Ergebnis auch auf eine zwischen zwei abgespeicherte IQ-Werte fallende Speicheradresse fallen, also fraktional sein. Bei der weiteren Auswertung des Signalabschnitts wird dieser fraktionale Wert verwendet und der zugehörige IQ-Wert ebenfalls durch Interpolation ermittelt.

In der 3 ist beispielhaft der HF-Pegelverlauf eines idealen Bildsignals dargestellt. Die schraffierten Bereiche 20, 21 stellen dabei Abschnitte mit Bildinformation dar. Das dargestellte Beispiel zeigt den Verlauf eines idealen Bildsignals im Falle negativer Videomodulation. In den Bereichen zwischen der Übertragung der Bildinformation erhöht sich der Pegel des HF-Signals ausgehend vom HF-Blanking Level PBlank HF auf den HF-Synchronisationspegel Psync HF. Da für die spätere Auswertung lediglich dieser Übergang von dem Bezugsniveau, dem HF-Blanking Level PBlank HF auf den Synchronisationslevel Psync HF relevant ist, wird zur weiteren Auswertung ein vereinfachtes ideales Signal verwendet, wie es in der 4 dargestellt ist. Der Übergang von der 3 zur 4 erfolgt, indem die Bildinformation der schraffierten Bereiche 20, 21 auf den HF-Blanking Level PBlank HF und dieser auf 0 gesetzt wird. Der HF-Synchronisationslevel Psync HF wird gleichzeitig auf den Wert 1 gesetzt, so dass das vereinfachte ideale Signal einer Rechteckfunktion mit den beiden Signalniveaus 0 und 1 entspricht.

Der nächste Schritt bei der Erzeugung der Vertikalsynchronsequenzen hodd bzw. heven ist die Diskretisierung der zunächst noch kontinuierlichen Kurve der 4. Die Diskretisierung ist beispielhaft in der 5 gezeigt. Die Diskretisierung erfolgt mit derselben Samplingrate, die bei der Erzeugung des IQ-Datensatzes 4 verwendet wird. Bei Verwendung einer konstanten Samplingrate zur Auswertung der empfangenen Bildsignalabschnitte 1 können die Vertikalsynchronsequenzen auch einmalig generiert und abgespeichert werden. Der zeitliche Verlauf wird anschließend invertiert, was in der 6 dargestellt ist. Der zeitlich invertierte Verlauf wird als Vertikalsynchronsequenz bezeichnet. Die 6 zeigt beispielhaft eine für das Matched Filter 16 verwendete Vertikalsynchronsequenz hodd bzw. heven.

In der 7 ist beispielhaft die weitere Datenverarbeitung aufgezeigt, nachdem die Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd gefunden wurden. Der weiteren Auswertung des Bildsignals (25) wird sowohl der aufgefundene Vertikalsynchronisationstyp ("odd" bzw. "even") als auch der exakte Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync even bzw. Tsync odd zugrunde gelegt. Durch einen Nutzer können weiterhin Parameter wie Typ des Triggers, Offsets oder Länge der zu analysierenden Sequenz angegeben werden. Durch die zuvor durchgeführte Interpolation bei der Ermittlung der exakten Vertikalsynchronisationszeitpunkte Tsync even bzw. Tsync odd können fraktionale Indizes für den Vertikalsynchronisationszeitpunkt Tsync even bzw. Tsync odd auftreten. Bei der weiteren Auswertung des Signals wird dies berücksichtigt, indem entsprechend dem fraktionalen Index der zugehörige Signalwert aus dem ursprünglichen IQ-Datensatz 4 durch Interpolation gewonnen wird. Die Interpolation erfolgt in Schritt 26 aus dem IQ-Datensatz 4. Diese interpolierten IQ-Daten 27 werden der weiteren Verarbeitung und Auswertung des Signals in Schritt 28 zugrunde gelegt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst auch Kombinationen beliebiger Merkmale.


Anspruch[de]
Verfahren zur Bestimmung von Vertikalsynchronisationszeitpunkten (Tsync even, Tsync odd) in einem Bildsignalabschnitt (1) zur Übertragung von Bildinformation in zwei Halbbildern mit folgenden Verfahrensschritten:

– Aufzeichnen eines Signalabschnitts (3),

– Tiefpassfiltern eines Betrags oder Betragsquadrats des Signalabschnitts,

– Ermittlung von Extremwerten des tiefpassgefilterten Signalabschnitts (Mmov),

– Berechnung einer Datensequenz (xfine) durch Auswählen eines Signalabschnittsteils um den ermittelten Extremwert und Bilden dessen Betrags oder Betragquadrats,

– Berechnung der Faltungsfunktionen (fodd, feven) der Datensequenz (xfine) mit zwei Vertikalsynchronsequenzen (hodd, heven) eines idealen Signals und

– Ermittlung einer Position eines Extremwertes der Faltungsfunktion (fodd, feven) in dem Signalabschnitt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalsynchronsequenz (hodd, heven) des idealen Signals als vereinfachte Vertikalsynchronsequenzen erzeugt werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des aufgezeichneten Signalabschnitts mindestens der Länge eines Bildsignals zur Übertragung eines aus zwei Halbbildern bestehenden Vollbilds zuzüglich der Länge einer Vertikalsynchronsequenz (hodd, heven) entspricht. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Vertikalsynchronsequenz (hodd, heven) des idealen Signals ein ideales Signal mit einer zur Abtastung des Bildsignalabschnitts (1) verwendeten Samplingrate abgetastet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Tiefpassfilterung ein durch Unterabtastung des Signalabschnitts erzeugter datenreduzierter Datensatz verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Art des Halbbildwechsels (odd, even) die Faltungsfunktion (fodd, feven) der Datensequenz (xfine) mit einer ersten Vertikalsynchronsequenz (hodd) für einem ersten Halbbildwechsel und mit einer zweiten Vertikalsynchronsequenz (heven) berechnet und die Ergebnisse miteinander verglichen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ermittlung der Position des Extremwerts der Faltungsfunktion (fodd, feven) das Ergebnis der Faltungsfunktion (fodd, feven) zumindest im Bereich des Extremwertes interpoliert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Signalabschnittsteils zur Berechnung der Datensequenz (xfine) um zumindest eine Zeile (z) länger als die Vertikalsynchronsequenz (hodd, heven) gewählt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuer Bildsignalabschnitt (1) aufgezeichnet wird, wenn ein Verlauf des tiefpassgefilterten Signalabschnitts (Mmov) öfter als ein vorgebbarer Anteil in einen durch einen Grenzwert (Pgrenz) festlegbaren Pegelbereich eindringt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com