專利名稱：以2-2和3-2下轉換序列識別影片源產生的視頻場的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及視頻信號處理，具體講，涉及用于識別是否為由影片源或攝象機源產生的視頻信號的方法和裝置。
當接收從影片中產生的視頻信息時，就會有機會來執行信號的基本無錯去交疊。這是因為影片源的每幀被用來產生代表兩種類型(奇/偶)交疊場的至少兩個視頻場。因此，如果可以肯定視頻信號是來自影片的，且與公共影片畫幀相對應的視頻場可識別出來，則可通過將這兩個場合并而得到與某個單一時刻相對應的基本無錯非交疊的視頻畫幀。影片源識別的其它種使用包括將在數字傳輸系統中被刪除以提高信道編碼效率的冗余場的識別(在3-2下變換源中出現)。
但是，在廣播視頻信號中沒有特定信息來表明哪些場是來自影片，哪些是來自攝象機，因而必須通過檢查這些場的亮度信息之間的差來推斷影片型材料的存在。但是，這可帶來多個問題。例如，在連續視頻場之間極為相似的特性表明它們是從同一影片畫幀中產生的，但在這些材料上沒有活動的畫面也可能產生此類情況。同理，各場之間的差表明這些場不是從信息的同一幀中產生的，但該差卻可以是由于垂直空間性細節或傳輸噪聲引起的。
實際的影片檢測器必須通過適當地處理場差信息，隨后檢查一系列的場差，找出代表已知的影片特征的區別特征來區分前述的兩種情況。除了對動/非動、噪聲、空間性細節等等之間的區分之外，這個問題還由于在從影片源所產生的視頻材料中通常遇到的兩種情況而更加復雜化。這些包括通常所知的“2-2下變換”和“3-2下變換”。
在2-2下變換系統中，每個影片幀產生兩個視頻場，兩種類型(奇/偶)之一。這是50Hz(場速率)材料中唯一的情況，在此情況下，它是與25幀/秒的影片的情況相對應。偶爾，這種情況也可在以30幀/秒的影片產生的60Hz節目中出現。
在3-2下變換中，在重復3-2的格式下，一個影片幀可用來產生3個視頻場，而下一個影片幀將產生兩個場。這種是在60Hz(即60場/秒)的視頻材料上最常見的格式，它與24幀/秒影片材料相對應。
本發明在于滿足可用各種下變換格式的源材料的影片模式檢測器的需要，其模糊的情況(由于布景移動(或撤除)的因素，垂直空間性細節因素、傳輸噪聲因素等)可得到解決，以對視頻材料產生的影片提供高度可靠的識別。
根據本發明，交疊視頻輸入信號影片模式檢測的方法包括在每個場間隔中為每場產生代表純運動的視頻輸入信號的二進制數，并且為檢測代表影片源的場的格式而分析所述二進制數。該分析步驟包括從這些二進制的數中形成一個場與場的差信號，以此為每個場差提供一個符號位和一組幅度位，用成組的幅度位與閾值相比較，以提供閾值代表信號；將閾值代表信號和符號位加到五個相關器的每個相關器中的各第一和第二輸入端；以場速率順序地對相關器尋址；以及，檢測何時相關器之一且僅一個相關器指示出代表影片模式操作的計數。
在本發明原理的優選應用中，該方法還包括將二進制數與第二閾值相比較，以提供一個第二閾值代表信號；以及，將第二閾值代表信號經第三總線加到所述五個相關器的每一個相關器的第三輸入上。
根據本發明的進一步的特征，該方法還需進一步包括提供一個二進制控制信號；以及，根據二進制控制信號改變五個相關器的地址，以提供用于檢測2-2下轉換材料的所述相關器中兩個相關器的第一地址序列，和用于檢測3-2下轉換材料的所述全部5個相關器的第二地址序列。
根據本發明，用于提供交疊視頻輸入信號的影片模式檢測的裝置包括一個視頻信號源，用于提供含有來自影片或攝象機源的場的交疊視頻輸入信號；一運動檢測電路，用于為每場產生代表在至少一場的間隔中相鄰場的象素值中的純變化的視頻信號的二進制數；以及，一個格式分析裝置，用于為檢測代表影片源的場的格式而分析該二進制數。格式分析裝置包括減法電路，用于從該二進制數中形成場與場的差信號，以提供符號位和一組幅度位；一個比較器，用于將成組的幅度位與一個閾值相比較，以提供一個閾值代表信號；第一和第二總線。用于將閾值代表信號和符號位加到五個相關器的每個相關器的各輸入端上；一地址發生器，用于以場速率順序地對相關器尋址；以及，一個邏輯單元，用于檢測何時相關器之一且僅一個相關器指示出代表影片模式操作的計數。


圖1為電視接收機的方框圖，該電視機包括依本發明實現的影片模式識別裝置；圖2為垂直/暫時示圖，用來解釋本發明；圖3為詳細框圖，示出用在圖1的識別裝置中的影片數據累加裝置；圖4為方框圖，示出適用于圖1的識別裝置之中的影片數據減少單元；圖5為適用于圖4的數據減少單元的典型相關器的詳細框圖；圖6為存貯圖，它可用于圖5的相關單元的ROM部分；圖7-10為時空象素圖，示出圖3的數據累加裝置的工作；圖11，12和13為方框圖，可用于實現圖1的象素選擇器單元；
圖14和15為時空象素圖，示出根據本發明另一實施例的圖3數據累加裝置的改變；圖16和17為方框圖，示出圖1裝置的某種改變。
根據本發明的影片模式視頻場識別正被利用。如圖所示，它也可被用在數據壓縮傳輸系統中對冗余場的識別，以識別出將要從數據流中刪除的冗余場。它也可被用于識別從公共影片幀中產生的視頻場，以促進視頻信號的基本無錯去交疊(即交疊信號的逐行掃描轉換)。它還可被用于識別對一個影片幀來講是公共的五個場，目的在于在視頻信號的減少閃爍的過程中，使場速率加倍。
圖1的電視接收機示出了前述的兩種應用，即在顯示的圖象中便于去交疊或減少閃爍。該接收機包括視頻信號和定時信號源102，它提供總地由字符T代表的交疊的亮度輸出信號Y和一組定時信號(例如水平、垂直、象素等)。假定視頻信號Y來自影片與攝象機相混和的源，并將被交疊。由于所有的場選擇決定是基于對亮度信號處理的，為了簡化附圖，色度處理未示出。本領域的技術人員將會明白，當一個特定亮度場被識別出來并選出用于顯示時，則對應色度場也應被選定。
源102的輸出經逐行掃描/減閃爍處理器104加到視頻顯示單元106。該單元可以是傳統的設計，以利用實現本發明的識別裝置100所提供的場的源識別信息來提供畫面的改善，諸如去交疊或減少閃爍(或兩者兼備)。
實現本發明的影片模式檢測裝置100包括三個主要部分，即在圖中標為單元108的視頻信號選擇單元，影片數據累加(或比較)單元110和影片數據減少單元112。
單元108的輸入端用于接收由源102所接收的交疊的亮度信號Y，并且它包括標準場頻(例如PAL或SECAM制為50Hz，或NTSC制約為60Hz)的交疊場。從輸入視頻信號Y中，單元108同時選出三個輸出視頻信號。這三個信號均包括由源108同時產生的象素，且其中象素YC相對于象素YA延遲一場再減半行的時間，而象素YB相對于YA則延遲一場再加半行的時間。
圖2示出象素YA、YB和YC的時空關系，從中可以發現，來自一個給定場(例如當前場N)的每個第一象素(例如YA)與暫時相鄰場(例如相鄰場N-1)具有同一水平位置的第二和第三象素(例如YB和YC)同時產生。重申象素的這個三部曲的時序，一場減半行與60Hz(即場/秒)電視標準(NTSC)266行的延時相對應，或與50Hz制式(如PAL或SECAM)的312行延時相對應。一場加半行與60Hz制式的263行相對應，或與50場/秒制式的313行相對應。
圖11，12和13可適于實現單元108。在圖11中，視頻信號Y直接加上作為YA輸出，在延遲單元1102中經262行延時后作為YB，并通過在行延遲單元104中加行而形成YC。這種實現方案適用于NTSC的60場/秒制式的裝置。圖12示出50場/秒的系統，單元1202的延時改為312行。再如圖13所示，延遲的信號可通過將輸入信號Y存入具有能分別提供YA、YB和YC的多個輸出鎖存器1304、1306和1308的RAM1302中而實現。
影片數據比較和累加單元110其第一功能是逐象素將選定的象素YA、YB和YC值相比較，如果第一象素(YA)的值處于第二(YB)和第三(YC)象素的值中間，則為每個第一象素(YA)產生一個具有零值的象素差信號，否則，該差信號的值將等于第一象素(YA)的值與具有最靠近第一象素值的第二和第三象素(YB或YC)之一值之差的絕對值。圖7-10示出單元110所示具體實施例的唯一形式的象素差的產生。
單元110的第二功能包括將象素差信號的非零值累加在視頻信號一場的預定部位(例如有效行)上，以提供一個場差信號。影片數據減少單元112接收單元110所提供的場差號Sn，并且為代表可在諸如2-2下變換或3-2下變換模式中工作的影片源的格式逐場公析累加的場差信號。分析的結果，產生兩個控制處理器104的信號。該信號其一為識別影片模式的標志而另一個為指明哪個場是來自影片源的標識。
總之，單元110用作“影片模式檢測器”，它逐象素地用來自當前場和前一場相鄰行的亮度信息計算當前場與前場的差。該差被處理后以最大程度地減少空間信息的影響，并累加在該場有效行的有效部位上。在下面的實施例中，它產生一個8位場差狀態信號Sn，它是當前場與前面的場有多大差別的一種度量。影片數據減少單元112用信號Sn值來提供一個表明(在下一場中)哪個相鄰的場是來自同一影片畫幀的“場標志輸出信號”；一個“符號”信號，它表明(1)材料是否源自影片，(2)并識別在影片序列中場的位置。這個部分包括幾個并行工作的相關器，它將存貯的基準序列(代表候選影片序列)與Sn場差數據的格式相比較。當相關器之一表明影片材料被處理后，則影片模式狀態信號(FM，一位)有效。此外，產生影片場識別狀態信號FF，它表明哪個相鄰場將被處理器104的Y內插電路所使用。
有了前述描述后，現在再來描述本發明更詳細的實例。
討論比較和累加單元110為了簡化單元110的描述，用經過圖3的斜虛線來將方框圖分成影片數據比較單元300和影片數據累加單元350。
單元110的整個功能是累加代表場差的數據，以在每場末尾產生一個單一結果Sn，在本例中為一個八位的數。如將要解釋的，該8位數與為每場所做的20位累加的最高8位相對應。為了減少垂直空間信息的干擾，如果當前場亮度電平處在前面場的緊上或緊下的象素的亮度電平之間，則累加的和仍不變。否則，當前象素的亮度電平與具有最接近的亮度值的前面場垂直相鄰象素的亮度電平之間的絕對差累加起來。在每場的末尾，累加和被鎖存，且累加器被清零。
前面的過程是這樣完成的。在比較單元300中，加法器302和除2單元304從前面場N-1(見圖2)的相鄰行中算出象素YB和YC的平均值。該平場值與當前場亮度象素值YA間差的絕對值由減法器306和絕對值電路308確定，從而產生一個初始差值D1。與此同時，由減法器310、絕對值電路312和衰減器314提供的前面場相鄰象素間的絕對差的一半在減法器316中從D1中減去。這個減法操作每當YA處在YB和YC值中間時產生負的結果。為了彌補給減法器316的差信號處理延時，其上所加的信號分別由一對象素鐘控的重新定時的鎖存器318和320的各一個鎖存器重新定時。減法器316的輸出差信號D2(8位)受限制器322的限制而除去負值，且所得信號D3根據由象素率鎖存器328所重新定時的消隱信號(從源102的信號T)，由與門324來門控。該門使象素差信號禁閉了視頻場產生的有效部分，從而消除了同步信號和可在與門324產生的最終象素差信號PD所產生的垂直消隱間隔中存在的其它信號的影響。另一寄存器326提供與象素率同步的重新定時的信號PD，如先前描述的寄存器318、320和328的一樣，補償門延遲。
圖7-10給出由圖3的比較單元300所提供的處理象素差信號PD的具體實例。圖7中示出YA的值處于前面場的YB與YC之間的情況。由于單元300對于YA在YB與YC之間的所有情況均使其差為零，則象素差值PD等于零(PD＝0)，且不形成最終的處理信號。
圖8示出YA在YB與YC之上的情況。具體講，YA大于YB2IRE，在YC之上7IRE。由于單元300選定差值等于第一象素YA的值與其值最接近第一象素YA值的第二和第三象素YB和YC之一的值之差的絕對值，則PD所選的差為+2IRE，且7IRE的差就被忽略。
本發明的重點在于確定單元300中的象素差值，對于一種改變，該方法總產生一個最小的結果。換言之，在YA與象素YB和YC間的兩個差中，僅用到最小的一個差值。其優點是使那個會導致一個象素差測量過度地依重于最終累加的場數據和的YB與YC間極大的垂直差的潛在畸變最小化。換句話說，極大的變化(由于垂直細節、移動、陡峭的水平沿、噪聲等)減至最小，所以累加后場的總數不會被歪曲或受幾個陡峭的亮度變化過度地影響。
如用根據最接近YA值的YB和YC來選擇差值的優點的實例所示，值是在圖9中N-1場中選定的，在象素YB(90IRE)和象素YC(10IRE)之間有80IRE的過渡區。根據本發明，由于象素差PD總是基于最靠近YA的YB和YC中的，對于YA值為5IRE的場n-1中的這個大的改變的最終象素差僅等于在場n-1中80IRE時的5IRE。請注意，如果象素YA與YB或某種形式的YB和YC的平均值相比較，則將出現極大的結果。因此，在單元300中象素差PD的產生避免過度地依重于所產生的最終場差信號的結果。作為產生信號PD的再一實例，在圖10中，YC和YB的值相等(10IRE)，YA為7.5IRE，產生+2.5IRE的差。
應當注意，可以用不同的實際結構或電路結構來實現比較單元300，以從象素YA、YB和YC中形成象素差信號PD。在圖16中示出比較單元300A的另一種結構。通過將YA、YB和YC加到中間值選擇器1602、在減法器1604中從中間結果中減去YA、在單元1606中取減法器1604所提供差值的絕對值來產生信號PD。
由于單元300不需要中間值選擇，圖3中比較單元300在圖17中象素產生方面是首選的。如果需要的話，也可采用其它的電路結構，只要具有YA處于YB和YC之間時產生零，而在其它情況就產生第一象素YA的值與其值最接近第一象素的第二和第三象素之一之間差的絕對值的類似結果就行。
如上所述，對每個象素所產生的象素差信號為8位數。在一場中所有有效象素上的這個8位數字的累加可產生大于25位的寬度。根據圖3的累加器350的特征，通過將累加器與帶計數溢出限制的總數小于25位的計數器相結合可避免出現這種復雜性。
具體講，比較單元300的輸出信號PD加到包括8位加法器352、與門354和8位寄存器356的8位累加器上。加法器352將8位信號PD加到存在8位鎖存器356中所存貯的先前的和中，從而將PD加到在一個場中所測到的每個象素差值的鎖存器輸出上。與門354將加法器的和加到鎖存器上，以根據由反相器358所反相的垂直脈沖(從定時信號T)每場對累加器清零一次。在一場中，由累加器中加法器352在所累加的象素差PD每次超過8位(即255的計數)時產生一個進位脈沖Co。
由8位累加器(352-356)所提供的進位脈沖Co經與門360、重新定時寄存器362和另一與門364加到12位計數器370上。門360的作用在于在垂直脈沖期間禁止Co。寄存器362隨象素時鐘(E)重新定時進位信號Co。門364在無消隱脈沖CB時鐘控計數器370的輸入，并將溢出禁止信號加到其另兩個輸入上。關于溢出防止，可回想到，象素差信號能在一場間隔中產生大于25位寬的累加結果。但是，最大的累加為20位(即8位累加加上12位計數)。因此，為了防止當幀間大差值出現時的溢出(例如在改變時)，計數器370停止在最大的計數上。具體講，由8輸入與門產生溢出信號，該與門禁止了門364，從而在計數器370的最高位(MSB)為高時禁止計數器370的進一步的計數。計數器370的輸出部分(即12位計數的最高8位)根據垂直脈沖在每場末尾存入8位寄存器374中，且計數器將在下一場中累加的象素差信號PD復位。
討論數據減少單元112圖4的數據減少單元112使用從累加器350到每場的場差信息Sn來識別特定影片序列的存在。一個潛在的問題是，噪聲和垂直空間細節的增加可能掩蓋所需信息的Sn值。遺憾的是，影片材料的區別特征是小格式和大場差，這種大場差可能會在場是從同一或不同影片幀中連續地產生時出現。通過確定在每個連續場中Sn信號的改變，在偏差超于抵消時，因影片的改變格式而被提高。在單元112中，這種在場差中的改變與由相關技術所得的期望的影片所產生的格式相若。
在接收60Hz材料時，用一組的每個具有一個存于內部ROM中的基準序列的5個相關器401-405將可能是3-2下變換的格式相比較。以包含50Hz影片產生的場的視頻信號，僅需兩個相關器即可使2-2下轉換格式得到比較，在此情況下，其余3個將不使用。當相關器之一測出存在特定影片序列時，它向圖1的去交疊和100Hz(減少閃爍)處理器104發出信號并表明哪個相鄰的場是從同一影片幀中產生的。相關的最終結果產生兩個信號，提供(1)影片產生的材料存在，(2)用于行加倍或場頻加倍的兩個相鄰場的標識。
具體講，在圖4的減數據單元112中，一個8位鎖存器402(能由累加單元350中的同一垂直脈沖打開)將場差信號Sn延一場。該延時后的信號在減法器404中可從未延時的場差信號Sn中減除，以形成一個雙重標定的(two’s-compliment signed)表明在連續場的場差信號Sn之間到底有多少改變的9位信號D2FLD信號。D2FLD的符號位，表明Sn增加(零)或減小(壹)；它形成一個每場一位的序列，以在相關器401-405中與候選影片序列(2-2下變換或3-2下變換)相比較。
由于僅當視頻信號中有可感知的運動時有用信息才存在，需要作出一種確定，來確定是否所出現的足夠的改變會使極性數據足夠大。換言之，單獨的極性數據已被發現不足以明確和可靠地確定下轉變格式。由于這一原因，從象素差數據中產生的場差幅度數據被保留下來。
具體講，場與場的差信號D2FLD的絕對幅度在絕對值電路406中產生，并在比較器408中與源410所提供的二進制閾值信號TH-1相比較。雖然固定的或“硬件”的源在優化整個系統的這種靈活性方面在特定應用中不需要時可被應用，為了優化系統，需要使源410可變或可編程。如果D2FLD的幅度超過源410的第一閾值TH-1，則相關器401-405將允許可能包含3-2下變換模式序列的材料，否則僅有相關器401和402允許處理含2-2下變換序列的影片模式材料。該信號TH-1在與門411中由被兩個時鐘周期(由寄存器412和414)延時的垂直脈沖VP門控，這樣，來自最后一場的信息被用于下面的相關計算中。該閾值控制信號T經總線413分配至五個相關器401-405中的每個相關器上。
在由相關器401-405進行的序列識別中僅使用D2FLD可能并不絕對可靠。例如，如果影片材料是跟在極普通的非影片(如攝像機產生的)材料后的，例如是在靜止背景上的滾動內容，場差信號Sn較大但卻近乎恒定值，則場與場之間產生小變化。在D2FLD的幅度可能不超過閾值TH-1時，允許系統繼續在影片模式下工作。為了檢測這種情況以及類似的情況，在比較器420中，場差信號Sn與由另一可編程源422所提供的另一閾值TH-2相比較。如前所述，源422可以是固定二進制值，但其可編程特性允許整個系統的“細調節”或優化。閾值TH-2的值通常設為比其它閾值TH-1大很多的值，即TH-2》TH-1。這種閾值關系克服了上述在靜止背景上的滾動內容和其它類似運動狀態的問題。在比較器420中的比較結果隨后在與門423中由寄存器412和414所提供的延遲的垂直脈沖VP門控，以產生閾值信號T2，該信號將使適當相關計數器(在相關器401-405中)復位。信號T2經總線426分配到五個相關器中的每個相關器上面。
在每個相關器中的ROM地址由對所有相關器都公用的尋址信號ADDR使其每場連續提升一個位置。相關器ROM尋址信號ADDR由具有同步使能輸入端(E)和復位輸入端(R)的3位可變模計數器424產生。計數器由寄存器412和414所提供的延遲的垂直脈沖每場允許或鐘控一次。當接收50Hz(場/秒)信號時，由五個相關器的兩個僅識別2-2下轉換影片序列(其它場亦如此重復)。計數器424隨后在僅尋址兩個ROM寄存單元的1計數之后復位。當接收60Hz信號時，識別具有一個五場序列格式的3-2下轉換序列。在此情況下，計數器424在4計數后復位，從而尋址五個ROM存貯單元。
用于控制2-2下轉換和3-2下轉換工作模式選擇的計數器424模的改變是由控制源426所控制的。如圖所示，這個源可包括對一種下轉換模式提供二進制“1”輸出和對另一種下轉換模式提供二進制“0”輸出的手工操作的開關。另外，通過選擇一個場速率檢測器作為控制源426來提供控制信號C，從而自動地對50Hz場速率信號選擇模2計數，來使五個相關器的二個被允許，并在存在60Hz視頻信號時自動選擇計數器424中的模5計數來使五個相關器全被允許，以此來實現自動系統操作。為了簡化三位計數器424的可變模計數器，在解碼器428中根據控制信號C對最高和最低位(2和0)解碼。當C代表50Hz場速率時，解碼器428經將解碼器輸出耦合到計數器復位(R)輸入的與門430和或門432時使計數器424復位在2計數。當C代表60Hz的操作時，解碼器428將計數器424復位在5計數上，從而允許具有3-2下轉換視頻場特性的五場序列相關。與門430的目的在于用延遲的垂直脈沖P來同步解碼器428。或門432用于向計數器424提供代表可被用于諸如初始化整個系統的“相關器復位”的另一復位輸入。這種信號可從所謂“加電”檢測器或其它適用的初始化信號源中手動或自動地產生。
現在考慮五個相關器401-405的整個操作，這些相關器具有兩個輸出F和M。輸出F代表在影片模式操作中哪一場在處理器104中應被選作內插用或場重復。輸出F在或門442中結合起來以提供影片場即FF標識輸出信號。M輸出象征著何時相關器會檢測出與預定格式相“匹配”。組合邏輯塊440檢測是否有多于一個相關器產生高M值，如果是這樣，這意味著相關誤差已出現，具所有的相關器立即被由將邏輯單元440“大于1”的輸出耦合到五個相關器的清除所有復位的總線上的門444清零。如果邏輯塊440測到確有一個M為高，則影片模式狀態標志(FMSF)有效。當FMSF有效時，影片識別信號FF告知處理器104，相鄰場中的哪一個將被使用，例如，對于內插來說，零代表場N包含YA象素，而壹代表相鄰場。如從前所述，用相關復位控制信號來復位可變模計數器424。該同一信號在或門444中與邏輯單元440的復位輸出相結合，以初始化該系統(即復位計數器424，并清零相關器401-405)。
圖5提供相關器401-405中典型一個的詳細邏輯圖。相關器將減法器404所提供的D2FLD符號位與存貯在相關器的ROM502中的基準符號序列RS相比較。當序列匹配且TH-1(第一)閾值信號允許相關器(例如經閾值1總線413)，則6位計數器504加1。如果失配或有其它情況則表明影片序列不存在(例如，如果多于一個相關器表明匹配)，則計數器504復位至零。否則每個序列匹配使計數器504加1，且當它滿度(即全為1)后，這種狀態將由6輸入與門506測出，且與門506提供輸出信號M＝1，表明序列已測到。
如圖6所示，每個相關器(401-405)的內部ROM502中含有7個地址。由控制源426產生的50/60Hz場頻信號C提供地址的一位。由可變模計數器424提供三個附加位。前兩個地址存貯單元與2-2下轉換相對應，并在當計數器424(ADR)使信號“C”為低(50Hz工作)時，尋址000和001。其余5個地址與3-2下轉換序列相對應，并在當計數器424(ADR)使“C”高時，尋址000至100的值(即+進制的0-4)。
信息的兩位被存貯在圖6的ROM數據表600所示的每個地址中。一位代表“基準符號”(RS)。它代表場差信號Sn預定的極性。邏輯零代表正極性，它標示最后兩場是來自不同的影片幀。其它位代表“基準幅度”(RM)。當D2FLD預期的幅度為零時該位等于邏輯零，而幅度非零時則為邏輯1。零預期的幅度實際上僅當最后3場是來自同一影片幀時在3-2下轉換序列的一場中。
在每個相關器中的6位計數器504具有同步使能輸入端(E)和復位輸入端(RST)。復位輸入具有高于使能輸入的優先權。計數器的遞增是受異或門510所控制的，它將ROM502的基準符號位RS與減法器404的D2FLD符號位相比較。如果第一閾值TH-1有效，且計數器并未全滿，表明異或門匹配，則與門512被允許，從而使計數器504遞增。
當工作在50場/秒視頻信號上時，如果閾值TH-1有效，且測到異或門510失配，計數器504則由反相器511和與門514所復位，其信號是經或門516耦合到復位RST輸入的。當計數器504工作在50Hz信號基礎上時，如果第二閾值TH-2有效(高)且基準信號RS為負(RS由在與門520輸入端的反相器522反相)時，也(經與門520)復位。這種狀態表明場差應當從單一影片畫幀中產生。
當處理60Hz信號時，計數器504在基準幅度RM信號為低的任何時刻(表明最后3場應當來自同一影片幀)被復位(經反相器524，或門526和與門518)，且閾值信號TH-1或TH-2之一有效。
如果計數器504達到63的滿度計數(所有“1”為二進制)，與門506被允許，以表明一個序列匹配，因而將相關器的輸出設為“1”。該信號也由反相器530反相，從而禁止與門512，并停止進一步的計數。場標志“F”輸出(與門535)也被禁止(經將信號RS反相的反相器536和提供M輸出信號的與門506)。場標志輸出“F”的允許表明(在下一場中)哪一場是來自同一影片畫幀。對于由該系統檢測的序列，將被使用的場可通過將來自只讀存貯器(ROM)中的“基準符號RS”信號反相而獲得。如果“全清”信號為高(表明多于一個相關器被同時發現匹配)，計數器504在下一時鐘經或門506立即復位。當產生50Hz基準序列時(ROM內容的前兩行)，最后三個相關器的基準幅度RM位設為低。這確保了它們不再遞增，而一但值信號TH-1或TH-2存在時，它們被復位，在這些情況下，基準符號RS的值為任意值。
可以對現已描述的本發明的實施例做出各種改變。例如，圖14示出一種情況，其中，象素YA取自于場N而非場N+1，象素YB和YC取自于場N+1而非場N。
四象素處理的討論作為另一種變型，另一場也可被用于比較器300中以產生如圖15所示的象素差信號，其中，象素P1是取自場N-1，象素P2和P3是取自相鄰場N，且第四象素P4是取自下一相鄰場N+1。在此例中，下面的“四象素處理”可如圖17所示實現，延時裝置1702，1704和1706提供相對于P1的象素P2、P3和P4的延時。中間值選擇器1708和減法器1712在圖16中用于從象素P1、P2和P3中產生差D1。與此相似，中間值選擇器1710和減法器1714從P2、P3和P4中產生象素差D4。通過從D1中減去D4得到最后的象素差信號FD。如圖所示將象素差的計算延伸在兩場中，優點在于減少了要在減法器1720中消除的由噪聲所導致的人為因素，從而降低成本。
如圖17的再另一實例中，經下面的關系式可計算在不同硬件中四象素處理中D的同一值D＝MAX[ABS(P1-P23avg)；P23 dif]-MAX[(ABS(P4-P23avg)P23dif]其中P23avg＝(P2＋P3)/2，且P23dfi＝ABS(P2-P3)/2上述D的方程表明，D為兩個最大值(MAX)間的差。第一個最大值取自(i)P1和P2與P3平均值間差的絕對值(ABS)以及(ii)P2和P3間差值兩者中較大的一個。另一個最大值取自P4與P23平均值之間的絕對差，以及(iV)P23差值兩者中較大的一個。在實際硬件中，通過方程借助于兩個最大值電路、三個絕對值電路，一些減法器和一些能實現如此功能而聯成的除法器來構制適合的電路。
當構造好如圖17所示或如上所述另一實施例中的比較單元時，如果P1和P4在P2與P3之間，D將為零值。若P1在P2與P3值之外，而P4為中間，D則為正。若P1在P2和P3之間而P4在此范圍之外，D則為負。若P1和P4均在P2和P3值范圍之外，D的符號將由P1或P4是否進一步來自P2和P3來定。使用4象素來產生象素差信號D的優點在于可以獲得首次消除垂直空間細節和信道噪聲的影響。代價是，如前所述，需要進一步的場延時。
進一步討論圖17的另一四象素組處理，差信號D在場上逐象素累加，從而產生N場的累加和Sn’。該Sn’序列在數據減少單元112中被進一步處理，與在本發明前面實例中信號Sn的處理程序相若。簡言之，單元112處理信號Sn’，以確定材料是源自影片或源自攝象機。由于值Sn’每場僅改變一次，下面的計算可用微機而不用所示的單元12的硬件來實現。
關于影片數據減少，信號Sn’的幅度首先與閾值TH1比較以確定是否出現明顯的改變。如果閾值未超(表明缺少運動)，則Sn’不再使用。否則，Sn’的正極性表明場N-1與N間的差明顯地大于場N和N+1間的差，假定場N和N+1可能來自同一影片畫幀，而場N-1卻不是。結果，Sn’的負極性代表場N-1和N可來自同一影片畫幀，而場N+1是來自不同的畫幀。正和負的最終序列由5相關器(401-405)來分析，以確定是否存在已知類型的影片序列。
如在前文所討論的“三象素”實例中，對于2-2下轉換源的材料，有兩種可能的階段影片畫幀之間的轉變在偶數視頻場或奇數視頻場的最開始時出現。為檢測2-2下轉換源，對于每一相位使用五個相關器中的兩個。每個相關器包含二進制比較電路(例如前文討論的異或門510)和相關計數器(例如504)。可變模計數器(424)設為模2并連續地對場計數，將另一符號形式并與其它極性相反的基準信號提供給一個相關器。每個相關器將其基準的符號與Sn’的符號相比較。當符號相匹配，相關計數器則遞增。若符號相反，相關計數復位至零。若計數達預定極限(如所示的63)，計數器將被禁止進一步遞增，且產生一個信號，表明由那個相關器測到了影片序列。
除了相關器的全部5個與3-2材料的五個可能相位對應應用外，3-2下轉換序列的檢測也以類似方式完成。此外，計數器424的模改變為5，以向相關器提供5個基準序列，每個序列具有不同的相移。這些相位與如先前所述的用于識別3-2材料的所存貯的ROM相位相比較。如前所述，當相關器中確切的一個相關器表明測到影片后，該源就被假定為具有某種類型且相位與那個相關器的基準對應。如果為L的相關計數同時在多于一個相關器中存在，所有的相關計數立即復位到零值。
由于系統需要多個含明顯運動的場，其每一個必須呈現預期的極性，則可高度確保不會虛假地測到影片源。但是，系統偶爾在檢測從影片到視頻材料的轉變中會較慢。具體講，如果系統正處理影片，且改變至視頻材料的源具有很規則的運動，則在每場間可存在明顯的差異，但是這些差可能近于相同。在此情況下D1和D4將近于相等，這樣D平均近于零，且Sn’的幅度可能會不超過閾值TH-1。
由于非常均勻的運動將會使場差出現在連續場的不同象素上，因而在四象素系統中上述問題的解決是分別累加D的正和負值。因此使Sn+＝∑MAX(O，＋D)；Sn-＝∑MAX(O，-D)；Sn’＝[Sn+]-[Sn-]實現如上所述Sn’的電路僅要求一對最大值檢測器和用于取其輸出間差的一個減法器。這產生相同的Sn’值，它如前所述已被用到。此外，由于Sn+和Sn-是單獨的，每個都可與第二較高的閾值TH2相比較。如果Sn+超過TH-2而標號為“-”，或如果Sn-超過TH-2而標號為“+”，則對應2-2下轉換相關器的相關計數被復位，若Sn+或Sn-超過TH-2，則3-2下轉換相關器的相關計數被復位，若Sn+或Sn-超過TH-2，則接收標號為“0”的3-2下轉換相關器的相關計數被復位。保證在存在明顯運動的所有情況下，在本發明的“四象素”實施例中影片材料的停止將被迅速測出。在本發明的依賴于兩場差的累加而不是三場差的累加(即在圖4的實施例中，從存在寄存器402中提前一場的Sn值中減去Sn，以產生場差信號D2FLD及其符號位)的“三象素”實例中，這種相關不是必須的。因此，當實施本發明的“四象素”實施例時，必須除去場延遲寄存器402和減法器404，并將信號Sn’(累加的差信號D)加到絕到值電路406上，其符號位加到總線409上。由于信號Sn’已經代表了場與場的差(即D＝D1-D4)，并且無需數據減少單元來提供進一步的場存貯和相減操作，因而數據減少邏輯的簡化成為可能。
權利要求
1.一種交疊視頻輸入信號的影片模式檢測方法，其特征在于所述方法的步驟包括提供一個含有來自影片或攝像機源的場的交疊視頻輸入信號(Y)；為每場產生代表在一場間隔中純運動的所述視頻信號的二進制數；為檢測代表影片源的場的格式分析所述二進制數，所述分析步驟包括從二進制數中形成場與場的差信號，以此為每個場差提供一個符號位(SIGN BIT)和一組幅度位(D2FLD)；將所述成組的幅度位(D2FLD)與一個閾值(TH-1)相比較，以提供第一閾值代表信號(T1)；將所述第一閾值信號(T1)和所述符號位(SIGN BIT)加到五個成組相關器(401-405)的每個相關器的各第一和第二輸入上；以場速率對所述相關器順序尋址；以及檢測何時所述相關器(401-405)之一且僅一個相關器指示出代表影片模式操作(FM)的計數。
2.如權利要求1的方法，其特征還在于將所述二進制數(Sn)與第二閾值(TH-2)相比較，以提供一個第二閾值代表信號(T2)；以及將所述第二閾值代表信號(T2)經第三總線(415)加到所述五個相關器的每個相關器的第三輸入端。
3.如權利要求1的方法，其特征還在于提供一個二進制控制信號(C)；根據所述二進制控制信號，改變所述相關器(401-405)的所述地址，以提供所述相關器中兩個相關器的第一地址序列，并對所述全部5個相關器提供第二地址序列。
4.如權利要求2的方法，其特征還在于提供一個二進制控制信號(C)；根據所述二進制控制信號，改變所述相關器的所述地址，以提供所述相關器中兩個相關器的第一地址序列，并對所述全部5個相關器提供第二地址序列。
5.用于提供交疊視頻輸入信號(Y)的影片模式檢測的裝置，其特征在于視頻信號源(102)，用于產生一個含有來自影片或攝像機源的場的交疊視頻輸入信號(Y)；運動檢測電路(110)，用于為每場產生代表在至少一場的間隔中相鄰場(N，N-1)的象素值中的純變化的視頻信號的二進制數(Sn)；以及一個格式分析裝置(112)，用于為檢測代表影片源的格式而分析該二進制數，所述格式分析裝置包括減法電路(404)，用于從所述二進制數中形成場與場的差信號(D2FLD)，以提供一個符號位(SIGN BIT)和一組幅度位；一個比較器(408)，用于將所述成組的幅度位與閾值(TH-1)相比較，以提供一個閾值代表信號(T1)；第一(413)和第二(409)總線，用于將閾值代表信號(T1)和所述符號位(SIGN BIT)加到五個相關器(401-405)的每個相關器的各輸入端上；一地址發生器(424)，用于以場速率順序地對所述相關器(401-405)尋址；以及一邏輯單元(440)，用于檢測何時相關器(401-405)之一且僅一個相關器指示出代表影片模式操作的計數。
6.如權利要求5的裝置，其特征還在于第二比較器(420)，用于將所述二進制數與第二閾值(TH-2)相比較，以提供一個第二閾值代表信號(T2)；以及第三總線(415)，用于將所述第二閾值信號(T2)加到所述5個相關器(401-405)的每個相關器的各第三輸入端上。
7.如權利要求5的裝置，其特征還在于一個二進制控制信號源(426)，用于提供一個二進制控制信號(C)；一個可變模控制電路(424)，用于根據所述二進制控制信號改變所述相關器的所述地址，以提供所述相關器中兩個相關器的第一地址序列和所述全部5個相關器的第二地址序列。
8.如權利要求6的裝置，其特征還在于一個二進制控制信號源(426)，用于提供一個二進制控制信號(C)；一個可變模控制電路(424)，用于根據所述二進制控制信號改變所述相關器的所述地址，以提供所述相關器中兩個相關器的第一地址序列和所述全部5個相關器的第二地址序列。
全文摘要
在交疊視頻信號一個場間隔中產生代表純運動的二進制數，從中得到具有符號位和一組幅度位的場與場的差信號，幅度位與第一閾值相比以提供一個第一閾值代表信號，帶符號位的此信號經各總線加到五個相關器的每個相關器的各總線上。用可變模地址對相關器尋址，以測出代表2-2和3-2下轉換的格式。提供一種邏輯來檢測何時代表影片檢測并證實影片模式操作。經場差信號與第二閾值相比較以進一步提高減錯能力，產生標志來標識影片模式操作。
文檔編號H04N5/44GK1132437SQ9512181
公開日1996年10月2日 申請日期1995年12月29日 優先權日1994年12月30日
發明者T·J·克里斯托弗, C·科里亞 申請人:湯姆森消費電子有限公司