专利名称：以2-2和3-2下转换序列识别影片源产生的视频场的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频信号处理，具体讲，涉及用于识别是否为由影片源或摄象机源产生的视频信号的方法和装置。
当接收从影片中产生的视频信息时，就会有机会来执行信号的基本无错去交叠。这是因为影片源的每帧被用来产生代表两种类型(奇/偶)交叠场的至少两个视频场。因此，如果可以肯定视频信号是来自影片的，且与公共影片画帧相对应的视频场可识别出来，则可通过将这两个场合并而得到与某个单一时刻相对应的基本无错非交叠的视频画帧。影片源识别的其它种使用包括将在数字传输系统中被删除以提高信道编码效率的冗余场的识别(在3-2下变换源中出现)。
但是，在广播视频信号中没有特定信息来表明哪些场是来自影片，哪些是来自摄象机，因而必须通过检查这些场的亮度信息之间的差来推断影片型材料的存在。但是，这可带来多个问题。例如，在连续视频场之间极为相似的特性表明它们是从同一影片画帧中产生的，但在这些材料上没有活动的画面也可能产生此类情况。同理，各场之间的差表明这些场不是从信息的同一帧中产生的，但该差却可以是由于垂直空间性细节或传输噪声引起的。
实际的影片检测器必须通过适当地处理场差信息，随后检查一系列的场差，找出代表已知的影片特征的区别特征来区分前述的两种情况。除了对动/非动、噪声、空间性细节等等之间的区分之外，这个问题还由于在从影片源所产生的视频材料中通常遇到的两种情况而更加复杂化。这些包括通常所知的“2-2下变换”和“3-2下变换”。
在2-2下变换系统中，每个影片帧产生两个视频场，两种类型(奇/偶)之一。这是50Hz(场速率)材料中唯一的情况，在此情况下，它是与25帧/秒的影片的情况相对应。偶尔，这种情况也可在以30帧/秒的影片产生的60Hz节目中出现。
在3-2下变换中，在重复3-2的格式下，一个影片帧可用来产生3个视频场，而下一个影片帧将产生两个场。这种是在60Hz(即60场/秒)的视频材料上最常见的格式，它与24帧/秒影片材料相对应。
本发明在于满足可用各种下变换格式的源材料的影片模式检测器的需要，其模糊的情况(由于布景移动(或撤除)的因素，垂直空间性细节因素、传输噪声因素等)可得到解决，以对视频材料产生的影片提供高度可靠的识别。
根据本发明，交叠视频输入信号影片模式检测的方法包括在每个场间隔中为每场产生代表纯运动的视频输入信号的二进制数，并且为检测代表影片源的场的格式而分析所述二进制数。该分析步骤包括从这些二进制的数中形成一个场与场的差信号，以此为每个场差提供一个符号位和一组幅度位，用成组的幅度位与阈值相比较，以提供阈值代表信号；将阈值代表信号和符号位加到五个相关器的每个相关器中的各第一和第二输入端；以场速率顺序地对相关器寻址；以及，检测何时相关器之一且仅一个相关器指示出代表影片模式操作的计数。
在本发明原理的优选应用中，该方法还包括将二进制数与第二阈值相比较，以提供一个第二阈值代表信号；以及，将第二阈值代表信号经第三总线加到所述五个相关器的每一个相关器的第三输入上。
根据本发明的进一步的特征，该方法还需进一步包括提供一个二进制控制信号；以及，根据二进制控制信号改变五个相关器的地址，以提供用于检测2-2下转换材料的所述相关器中两个相关器的第一地址序列，和用于检测3-2下转换材料的所述全部5个相关器的第二地址序列。
根据本发明，用于提供交叠视频输入信号的影片模式检测的装置包括一个视频信号源，用于提供含有来自影片或摄象机源的场的交叠视频输入信号；一运动检测电路，用于为每场产生代表在至少一场的间隔中相邻场的象素值中的纯变化的视频信号的二进制数；以及，一个格式分析装置，用于为检测代表影片源的场的格式而分析该二进制数。格式分析装置包括减法电路，用于从该二进制数中形成场与场的差信号，以提供符号位和一组幅度位；一个比较器，用于将成组的幅度位与一个阈值相比较，以提供一个阈值代表信号；第一和第二总线。用于将阈值代表信号和符号位加到五个相关器的每个相关器的各输入端上；一地址发生器，用于以场速率顺序地对相关器寻址；以及，一个逻辑单元，用于检测何时相关器之一且仅一个相关器指示出代表影片模式操作的计数。
图1为电视接收机的方框图，该电视机包括依本发明实现的影片模式识别装置；图2为垂直/暂时示图，用来解释本发明；图3为详细框图，示出用在图1的识别装置中的影片数据累加装置；图4为方框图，示出适用于图1的识别装置之中的影片数据减少单元；图5为适用于图4的数据减少单元的典型相关器的详细框图；图6为存贮图，它可用于图5的相关单元的ROM部分；图7-10为时空象素图，示出图3的数据累加装置的工作；图11，12和13为方框图，可用于实现图1的象素选择器单元；
图14和15为时空象素图，示出根据本发明另一实施例的图3数据累加装置的改变；图16和17为方框图，示出图1装置的某种改变。
根据本发明的影片模式视频场识别正被利用。如图所示，它也可被用在数据压缩传输系统中对冗余场的识别，以识别出将要从数据流中删除的冗余场。它也可被用于识别从公共影片帧中产生的视频场，以促进视频信号的基本无错去交叠(即交叠信号的逐行扫描转换)。它还可被用于识别对一个影片帧来讲是公共的五个场，目的在于在视频信号的减少闪烁的过程中，使场速率加倍。
图1的电视接收机示出了前述的两种应用，即在显示的图象中便于去交叠或减少闪烁。该接收机包括视频信号和定时信号源102，它提供总地由字符T代表的交叠的亮度输出信号Y和一组定时信号(例如水平、垂直、象素等)。假定视频信号Y来自影片与摄象机相混和的源，并将被交叠。由于所有的场选择决定是基于对亮度信号处理的，为了简化附图，色度处理未示出。本领域的技术人员将会明白，当一个特定亮度场被识别出来并选出用于显示时，则对应色度场也应被选定。
源102的输出经逐行扫描/减闪烁处理器104加到视频显示单元106。该单元可以是传统的设计，以利用实现本发明的识别装置100所提供的场的源识别信息来提供画面的改善，诸如去交叠或减少闪烁(或两者兼备)。
实现本发明的影片模式检测装置100包括三个主要部分，即在图中标为单元108的视频信号选择单元，影片数据累加(或比较)单元110和影片数据减少单元112。
单元108的输入端用于接收由源102所接收的交叠的亮度信号Y，并且它包括标准场频(例如PAL或SECAM制为50Hz，或NTSC制约为60Hz)的交叠场。从输入视频信号Y中，单元108同时选出三个输出视频信号。这三个信号均包括由源108同时产生的象素，且其中象素YC相对于象素YA延迟一场再减半行的时间，而象素YB相对于YA则延迟一场再加半行的时间。
图2示出象素YA、YB和YC的时空关系，从中可以发现，来自一个给定场(例如当前场N)的每个第一象素(例如YA)与暂时相邻场(例如相邻场N-1)具有同一水平位置的第二和第三象素(例如YB和YC)同时产生。重申象素的这个三部曲的时序，一场减半行与60Hz(即场/秒)电视标准(NTSC)266行的延时相对应，或与50Hz制式(如PAL或SECAM)的312行延时相对应。一场加半行与60Hz制式的263行相对应，或与50场/秒制式的313行相对应。
图11，12和13可适于实现单元108。在图11中，视频信号Y直接加上作为YA输出，在延迟单元1102中经262行延时后作为YB，并通过在行延迟单元104中加行而形成YC。这种实现方案适用于NTSC的60场/秒制式的装置。图12示出50场/秒的系统，单元1202的延时改为312行。再如图13所示，延迟的信号可通过将输入信号Y存入具有能分别提供YA、YB和YC的多个输出锁存器1304、1306和1308的RAM1302中而实现。
影片数据比较和累加单元110其第一功能是逐象素将选定的象素YA、YB和YC值相比较，如果第一象素(YA)的值处于第二(YB)和第三(YC)象素的值中间，则为每个第一象素(YA)产生一个具有零值的象素差信号，否则，该差信号的值将等于第一象素(YA)的值与具有最靠近第一象素值的第二和第三象素(YB或YC)之一值之差的绝对值。图7-10示出单元110所示具体实施例的唯一形式的象素差的产生。
单元110的第二功能包括将象素差信号的非零值累加在视频信号一场的预定部位(例如有效行)上，以提供一个场差信号。影片数据减少单元112接收单元110所提供的场差号Sn，并且为代表可在诸如2-2下变换或3-2下变换模式中工作的影片源的格式逐场公析累加的场差信号。分析的结果，产生两个控制处理器104的信号。该信号其一为识别影片模式的标志而另一个为指明哪个场是来自影片源的标识。
总之，单元110用作“影片模式检测器”，它逐象素地用来自当前场和前一场相邻行的亮度信息计算当前场与前场的差。该差被处理后以最大程度地减少空间信息的影响，并累加在该场有效行的有效部位上。在下面的实施例中，它产生一个8位场差状态信号Sn，它是当前场与前面的场有多大差别的一种度量。影片数据减少单元112用信号Sn值来提供一个表明(在下一场中)哪个相邻的场是来自同一影片画帧的“场标志输出信号”；一个“符号”信号，它表明(1)材料是否源自影片，(2)并识别在影片序列中场的位置。这个部分包括几个并行工作的相关器，它将存贮的基准序列(代表候选影片序列)与Sn场差数据的格式相比较。当相关器之一表明影片材料被处理后，则影片模式状态信号(FM，一位)有效。此外，产生影片场识别状态信号FF，它表明哪个相邻场将被处理器104的Y内插电路所使用。
有了前述描述后，现在再来描述本发明更详细的实例。
讨论比较和累加单元110为了简化单元110的描述，用经过图3的斜虚线来将方框图分成影片数据比较单元300和影片数据累加单元350。
单元110的整个功能是累加代表场差的数据，以在每场末尾产生一个单一结果Sn，在本例中为一个八位的数。如将要解释的，该8位数与为每场所做的20位累加的最高8位相对应。为了减少垂直空间信息的干扰，如果当前场亮度电平处在前面场的紧上或紧下的象素的亮度电平之间，则累加的和仍不变。否则，当前象素的亮度电平与具有最接近的亮度值的前面场垂直相邻象素的亮度电平之间的绝对差累加起来。在每场的末尾，累加和被锁存，且累加器被清零。
前面的过程是这样完成的。在比较单元300中，加法器302和除2单元304从前面场N-1(见图2)的相邻行中算出象素YB和YC的平均值。该平场值与当前场亮度象素值YA间差的绝对值由减法器306和绝对值电路308确定，从而产生一个初始差值D1。与此同时，由减法器310、绝对值电路312和衰减器314提供的前面场相邻象素间的绝对差的一半在减法器316中从D1中减去。这个减法操作每当YA处在YB和YC值中间时产生负的结果。为了弥补给减法器316的差信号处理延时，其上所加的信号分别由一对象素钟控的重新定时的锁存器318和320的各一个锁存器重新定时。减法器316的输出差信号D2(8位)受限制器322的限制而除去负值，且所得信号D3根据由象素率锁存器328所重新定时的消隐信号(从源102的信号T)，由与门324来门控。该门使象素差信号禁闭了视频场产生的有效部分，从而消除了同步信号和可在与门324产生的最终象素差信号PD所产生的垂直消隐间隔中存在的其它信号的影响。另一寄存器326提供与象素率同步的重新定时的信号PD，如先前描述的寄存器318、320和328的一样，补偿门延迟。
图7-10给出由图3的比较单元300所提供的处理象素差信号PD的具体实例。图7中示出YA的值处于前面场的YB与YC之间的情况。由于单元300对于YA在YB与YC之间的所有情况均使其差为零，则象素差值PD等于零(PD＝0)，且不形成最终的处理信号。
图8示出YA在YB与YC之上的情况。具体讲，YA大于YB2IRE，在YC之上7IRE。由于单元300选定差值等于第一象素YA的值与其值最接近第一象素YA值的第二和第三象素YB和YC之一的值之差的绝对值，则PD所选的差为+2IRE，且7IRE的差就被忽略。
本发明的重点在于确定单元300中的象素差值，对于一种改变，该方法总产生一个最小的结果。换言之，在YA与象素YB和YC间的两个差中，仅用到最小的一个差值。其优点是使那个会导致一个象素差测量过度地依重于最终累加的场数据和的YB与YC间极大的垂直差的潜在畸变最小化。换句话说，极大的变化(由于垂直细节、移动、陡峭的水平沿、噪声等)减至最小，所以累加后场的总数不会被歪曲或受几个陡峭的亮度变化过度地影响。
如用根据最接近YA值的YB和YC来选择差值的优点的实例所示，值是在图9中N-1场中选定的，在象素YB(90IRE)和象素YC(10IRE)之间有80IRE的过渡区。根据本发明，由于象素差PD总是基于最靠近YA的YB和YC中的，对于YA值为5IRE的场n-1中的这个大的改变的最终象素差仅等于在场n-1中80IRE时的5IRE。请注意，如果象素YA与YB或某种形式的YB和YC的平均值相比较，则将出现极大的结果。因此，在单元300中象素差PD的产生避免过度地依重于所产生的最终场差信号的结果。作为产生信号PD的再一实例，在图10中，YC和YB的值相等(10IRE)，YA为7.5IRE，产生+2.5IRE的差。
应当注意，可以用不同的实际结构或电路结构来实现比较单元300，以从象素YA、YB和YC中形成象素差信号PD。在图16中示出比较单元300A的另一种结构。通过将YA、YB和YC加到中间值选择器1602、在减法器1604中从中间结果中减去YA、在单元1606中取减法器1604所提供差值的绝对值来产生信号PD。
由于单元300不需要中间值选择，图3中比较单元300在图17中象素产生方面是首选的。如果需要的话，也可采用其它的电路结构，只要具有YA处于YB和YC之间时产生零，而在其它情况就产生第一象素YA的值与其值最接近第一象素的第二和第三象素之一之间差的绝对值的类似结果就行。
如上所述，对每个象素所产生的象素差信号为8位数。在一场中所有有效象素上的这个8位数字的累加可产生大于25位的宽度。根据图3的累加器350的特征，通过将累加器与带计数溢出限制的总数小于25位的计数器相结合可避免出现这种复杂性。
具体讲，比较单元300的输出信号PD加到包括8位加法器352、与门354和8位寄存器356的8位累加器上。加法器352将8位信号PD加到存在8位锁存器356中所存贮的先前的和中，从而将PD加到在一个场中所测到的每个象素差值的锁存器输出上。与门354将加法器的和加到锁存器上，以根据由反相器358所反相的垂直脉冲(从定时信号T)每场对累加器清零一次。在一场中，由累加器中加法器352在所累加的象素差PD每次超过8位(即255的计数)时产生一个进位脉冲Co。
由8位累加器(352-356)所提供的进位脉冲Co经与门360、重新定时寄存器362和另一与门364加到12位计数器370上。门360的作用在于在垂直脉冲期间禁止Co。寄存器362随象素时钟(E)重新定时进位信号Co。门364在无消隐脉冲CB时钟控计数器370的输入，并将溢出禁止信号加到其另两个输入上。关于溢出防止，可回想到，象素差信号能在一场间隔中产生大于25位宽的累加结果。但是，最大的累加为20位(即8位累加加上12位计数)。因此，为了防止当帧间大差值出现时的溢出(例如在改变时)，计数器370停止在最大的计数上。具体讲，由8输入与门产生溢出信号，该与门禁止了门364，从而在计数器370的最高位(MSB)为高时禁止计数器370的进一步的计数。计数器370的输出部分(即12位计数的最高8位)根据垂直脉冲在每场末尾存入8位寄存器374中，且计数器将在下一场中累加的象素差信号PD复位。
讨论数据减少单元112图4的数据减少单元112使用从累加器350到每场的场差信息Sn来识别特定影片序列的存在。一个潜在的问题是，噪声和垂直空间细节的增加可能掩盖所需信息的Sn值。遗憾的是，影片材料的区别特征是小格式和大场差，这种大场差可能会在场是从同一或不同影片帧中连续地产生时出现。通过确定在每个连续场中Sn信号的改变，在偏差超于抵消时，因影片的改变格式而被提高。在单元112中，这种在场差中的改变与由相关技术所得的期望的影片所产生的格式相若。
在接收60Hz材料时，用一组的每个具有一个存于内部ROM中的基准序列的5个相关器401-405将可能是3-2下变换的格式相比较。以包含50Hz影片产生的场的视频信号，仅需两个相关器即可使2-2下转换格式得到比较，在此情况下，其余3个将不使用。当相关器之一测出存在特定影片序列时，它向图1的去交叠和100Hz(减少闪烁)处理器104发出信号并表明哪个相邻的场是从同一影片帧中产生的。相关的最终结果产生两个信号，提供(1)影片产生的材料存在，(2)用于行加倍或场频加倍的两个相邻场的标识。
具体讲，在图4的减数据单元112中，一个8位锁存器402(能由累加单元350中的同一垂直脉冲打开)将场差信号Sn延一场。该延时后的信号在减法器404中可从未延时的场差信号Sn中减除，以形成一个双重标定的(two’s-compliment signed)表明在连续场的场差信号Sn之间到底有多少改变的9位信号D2FLD信号。D2FLD的符号位，表明Sn增加(零)或减小(壹)；它形成一个每场一位的序列，以在相关器401-405中与候选影片序列(2-2下变换或3-2下变换)相比较。
由于仅当视频信号中有可感知的运动时有用信息才存在，需要作出一种确定，来确定是否所出现的足够的改变会使极性数据足够大。换言之，单独的极性数据已被发现不足以明确和可靠地确定下转变格式。由于这一原因，从象素差数据中产生的场差幅度数据被保留下来。
具体讲，场与场的差信号D2FLD的绝对幅度在绝对值电路406中产生，并在比较器408中与源410所提供的二进制阈值信号TH-1相比较。虽然固定的或“硬件”的源在优化整个系统的这种灵活性方面在特定应用中不需要时可被应用，为了优化系统，需要使源410可变或可编程。如果D2FLD的幅度超过源410的第一阈值TH-1，则相关器401-405将允许可能包含3-2下变换模式序列的材料，否则仅有相关器401和402允许处理含2-2下变换序列的影片模式材料。该信号TH-1在与门411中由被两个时钟周期(由寄存器412和414)延时的垂直脉冲VP门控，这样，来自最后一场的信息被用于下面的相关计算中。该阈值控制信号T经总线413分配至五个相关器401-405中的每个相关器上。
在由相关器401-405进行的序列识别中仅使用D2FLD可能并不绝对可靠。例如，如果影片材料是跟在极普通的非影片(如摄像机产生的)材料后的，例如是在静止背景上的滚动内容，场差信号Sn较大但却近乎恒定值，则场与场之间产生小变化。在D2FLD的幅度可能不超过阈值TH-1时，允许系统继续在影片模式下工作。为了检测这种情况以及类似的情况，在比较器420中，场差信号Sn与由另一可编程源422所提供的另一阈值TH-2相比较。如前所述，源422可以是固定二进制值，但其可编程特性允许整个系统的“细调节”或优化。阈值TH-2的值通常设为比其它阈值TH-1大很多的值，即TH-2》TH-1。这种阈值关系克服了上述在静止背景上的滚动内容和其它类似运动状态的问题。在比较器420中的比较结果随后在与门423中由寄存器412和414所提供的延迟的垂直脉冲VP门控，以产生阈值信号T2，该信号将使适当相关计数器(在相关器401-405中)复位。信号T2经总线426分配到五个相关器中的每个相关器上面。
在每个相关器中的ROM地址由对所有相关器都公用的寻址信号ADDR使其每场连续提升一个位置。相关器ROM寻址信号ADDR由具有同步使能输入端(E)和复位输入端(R)的3位可变模计数器424产生。计数器由寄存器412和414所提供的延迟的垂直脉冲每场允许或钟控一次。当接收50Hz(场/秒)信号时，由五个相关器的两个仅识别2-2下转换影片序列(其它场亦如此重复)。计数器424随后在仅寻址两个ROM寄存单元的1计数之后复位。当接收60Hz信号时，识别具有一个五场序列格式的3-2下转换序列。在此情况下，计数器424在4计数后复位，从而寻址五个ROM存贮单元。
用于控制2-2下转换和3-2下转换工作模式选择的计数器424模的改变是由控制源426所控制的。如图所示，这个源可包括对一种下转换模式提供二进制“1”输出和对另一种下转换模式提供二进制“0”输出的手工操作的开关。另外，通过选择一个场速率检测器作为控制源426来提供控制信号C，从而自动地对50Hz场速率信号选择模2计数，来使五个相关器的二个被允许，并在存在60Hz视频信号时自动选择计数器424中的模5计数来使五个相关器全被允许，以此来实现自动系统操作。为了简化三位计数器424的可变模计数器，在解码器428中根据控制信号C对最高和最低位(2和0)解码。当C代表50Hz场速率时，解码器428经将解码器输出耦合到计数器复位(R)输入的与门430和或门432时使计数器424复位在2计数。当C代表60Hz的操作时，解码器428将计数器424复位在5计数上，从而允许具有3-2下转换视频场特性的五场序列相关。与门430的目的在于用延迟的垂直脉冲P来同步解码器428。或门432用于向计数器424提供代表可被用于诸如初始化整个系统的“相关器复位”的另一复位输入。这种信号可从所谓“加电”检测器或其它适用的初始化信号源中手动或自动地产生。
现在考虑五个相关器401-405的整个操作，这些相关器具有两个输出F和M。输出F代表在影片模式操作中哪一场在处理器104中应被选作内插用或场重复。输出F在或门442中结合起来以提供影片场即FF标识输出信号。M输出象征着何时相关器会检测出与预定格式相“匹配”。组合逻辑块440检测是否有多于一个相关器产生高M值，如果是这样，这意味着相关误差已出现，具所有的相关器立即被由将逻辑单元440“大于1”的输出耦合到五个相关器的清除所有复位的总线上的门444清零。如果逻辑块440测到确有一个M为高，则影片模式状态标志(FMSF)有效。当FMSF有效时，影片识别信号FF告知处理器104，相邻场中的哪一个将被使用，例如，对于内插来说，零代表场N包含YA象素，而壹代表相邻场。如从前所述，用相关复位控制信号来复位可变模计数器424。该同一信号在或门444中与逻辑单元440的复位输出相结合，以初始化该系统(即复位计数器424，并清零相关器401-405)。
图5提供相关器401-405中典型一个的详细逻辑图。相关器将减法器404所提供的D2FLD符号位与存贮在相关器的ROM502中的基准符号序列RS相比较。当序列匹配且TH-1(第一)阈值信号允许相关器(例如经阈值1总线413)，则6位计数器504加1。如果失配或有其它情况则表明影片序列不存在(例如，如果多于一个相关器表明匹配)，则计数器504复位至零。否则每个序列匹配使计数器504加1，且当它满度(即全为1)后，这种状态将由6输入与门506测出，且与门506提供输出信号M＝1，表明序列已测到。
如图6所示，每个相关器(401-405)的内部ROM502中含有7个地址。由控制源426产生的50/60Hz场频信号C提供地址的一位。由可变模计数器424提供三个附加位。前两个地址存贮单元与2-2下转换相对应，并在当计数器424(ADR)使信号“C”为低(50Hz工作)时，寻址000和001。其余5个地址与3-2下转换序列相对应，并在当计数器424(ADR)使“C”高时，寻址000至100的值(即+进制的0-4)。
信息的两位被存贮在图6的ROM数据表600所示的每个地址中。一位代表“基准符号”(RS)。它代表场差信号Sn预定的极性。逻辑零代表正极性，它标示最后两场是来自不同的影片帧。其它位代表“基准幅度”(RM)。当D2FLD预期的幅度为零时该位等于逻辑零，而幅度非零时则为逻辑1。零预期的幅度实际上仅当最后3场是来自同一影片帧时在3-2下转换序列的一场中。
在每个相关器中的6位计数器504具有同步使能输入端(E)和复位输入端(RST)。复位输入具有高于使能输入的优先权。计数器的递增是受异或门510所控制的，它将ROM502的基准符号位RS与减法器404的D2FLD符号位相比较。如果第一阈值TH-1有效，且计数器并未全满，表明异或门匹配，则与门512被允许，从而使计数器504递增。
当工作在50场/秒视频信号上时，如果阈值TH-1有效，且测到异或门510失配，计数器504则由反相器511和与门514所复位，其信号是经或门516耦合到复位RST输入的。当计数器504工作在50Hz信号基础上时，如果第二阈值TH-2有效(高)且基准信号RS为负(RS由在与门520输入端的反相器522反相)时，也(经与门520)复位。这种状态表明场差应当从单一影片画帧中产生。
当处理60Hz信号时，计数器504在基准幅度RM信号为低的任何时刻(表明最后3场应当来自同一影片帧)被复位(经反相器524，或门526和与门518)，且阈值信号TH-1或TH-2之一有效。
如果计数器504达到63的满度计数(所有“1”为二进制)，与门506被允许，以表明一个序列匹配，因而将相关器的输出设为“1”。该信号也由反相器530反相，从而禁止与门512，并停止进一步的计数。场标志“F”输出(与门535)也被禁止(经将信号RS反相的反相器536和提供M输出信号的与门506)。场标志输出“F”的允许表明(在下一场中)哪一场是来自同一影片画帧。对于由该系统检测的序列，将被使用的场可通过将来自只读存贮器(ROM)中的“基准符号RS”信号反相而获得。如果“全清”信号为高(表明多于一个相关器被同时发现匹配)，计数器504在下一时钟经或门506立即复位。当产生50Hz基准序列时(ROM内容的前两行)，最后三个相关器的基准幅度RM位设为低。这确保了它们不再递增，而一但值信号TH-1或TH-2存在时，它们被复位，在这些情况下，基准符号RS的值为任意值。
可以对现已描述的本发明的实施例做出各种改变。例如，图14示出一种情况，其中，象素YA取自于场N而非场N+1，象素YB和YC取自于场N+1而非场N。
四象素处理的讨论作为另一种变型，另一场也可被用于比较器300中以产生如图15所示的象素差信号，其中，象素P1是取自场N-1，象素P2和P3是取自相邻场N，且第四象素P4是取自下一相邻场N+1。在此例中，下面的“四象素处理”可如图17所示实现，延时装置1702，1704和1706提供相对于P1的象素P2、P3和P4的延时。中间值选择器1708和减法器1712在图16中用于从象素P1、P2和P3中产生差D1。与此相似，中间值选择器1710和减法器1714从P2、P3和P4中产生象素差D4。通过从D1中减去D4得到最后的象素差信号FD。如图所示将象素差的计算延伸在两场中，优点在于减少了要在减法器1720中消除的由噪声所导致的人为因素，从而降低成本。
如图17的再另一实例中，经下面的关系式可计算在不同硬件中四象素处理中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为两个最大值(MAX)间的差。第一个最大值取自(i)P1和P2与P3平均值间差的绝对值(ABS)以及(ii)P2和P3间差值两者中较大的一个。另一个最大值取自P4与P23平均值之间的绝对差，以及(iV)P23差值两者中较大的一个。在实际硬件中，通过方程借助于两个最大值电路、三个绝对值电路，一些减法器和一些能实现如此功能而联成的除法器来构制适合的电路。
当构造好如图17所示或如上所述另一实施例中的比较单元时，如果P1和P4在P2与P3之间，D将为零值。若P1在P2与P3值之外，而P4为中间，D则为正。若P1在P2和P3之间而P4在此范围之外，D则为负。若P1和P4均在P2和P3值范围之外，D的符号将由P1或P4是否进一步来自P2和P3来定。使用4象素来产生象素差信号D的优点在于可以获得首次消除垂直空间细节和信道噪声的影响。代价是，如前所述，需要进一步的场延时。
进一步讨论图17的另一四象素组处理，差信号D在场上逐象素累加，从而产生N场的累加和Sn’。该Sn’序列在数据减少单元112中被进一步处理，与在本发明前面实例中信号Sn的处理程序相若。简言之，单元112处理信号Sn’，以确定材料是源自影片或源自摄象机。由于值Sn’每场仅改变一次，下面的计算可用微机而不用所示的单元12的硬件来实现。
关于影片数据减少，信号Sn’的幅度首先与阈值TH1比较以确定是否出现明显的改变。如果阈值未超(表明缺少运动)，则Sn’不再使用。否则，Sn’的正极性表明场N-1与N间的差明显地大于场N和N+1间的差，假定场N和N+1可能来自同一影片画帧，而场N-1却不是。结果，Sn’的负极性代表场N-1和N可来自同一影片画帧，而场N+1是来自不同的画帧。正和负的最终序列由5相关器(401-405)来分析，以确定是否存在已知类型的影片序列。
如在前文所讨论的“三象素”实例中，对于2-2下转换源的材料，有两种可能的阶段影片画帧之间的转变在偶数视频场或奇数视频场的最开始时出现。为检测2-2下转换源，对于每一相位使用五个相关器中的两个。每个相关器包含二进制比较电路(例如前文讨论的异或门510)和相关计数器(例如504)。可变模计数器(424)设为模2并连续地对场计数，将另一符号形式并与其它极性相反的基准信号提供给一个相关器。每个相关器将其基准的符号与Sn’的符号相比较。当符号相匹配，相关计数器则递增。若符号相反，相关计数复位至零。若计数达预定极限(如所示的63)，计数器将被禁止进一步递增，且产生一个信号，表明由那个相关器测到了影片序列。
除了相关器的全部5个与3-2材料的五个可能相位对应应用外，3-2下转换序列的检测也以类似方式完成。此外，计数器424的模改变为5，以向相关器提供5个基准序列，每个序列具有不同的相移。这些相位与如先前所述的用于识别3-2材料的所存贮的ROM相位相比较。如前所述，当相关器中确切的一个相关器表明测到影片后，该源就被假定为具有某种类型且相位与那个相关器的基准对应。如果为L的相关计数同时在多于一个相关器中存在，所有的相关计数立即复位到零值。
由于系统需要多个含明显运动的场，其每一个必须呈现预期的极性，则可高度确保不会虚假地测到影片源。但是，系统偶尔在检测从影片到视频材料的转变中会较慢。具体讲，如果系统正处理影片，且改变至视频材料的源具有很规则的运动，则在每场间可存在明显的差异，但是这些差可能近于相同。在此情况下D1和D4将近于相等，这样D平均近于零，且Sn’的幅度可能会不超过阈值TH-1。
由于非常均匀的运动将会使场差出现在连续场的不同象素上，因而在四象素系统中上述问题的解决是分别累加D的正和负值。因此使Sn+＝∑MAX(O，＋D)；Sn-＝∑MAX(O，-D)；Sn’＝[Sn+]-[Sn-]实现如上所述Sn’的电路仅要求一对最大值检测器和用于取其输出间差的一个减法器。这产生相同的Sn’值，它如前所述已被用到。此外，由于Sn+和Sn-是单独的，每个都可与第二较高的阈值TH2相比较。如果Sn+超过TH-2而标号为“-”，或如果Sn-超过TH-2而标号为“+”，则对应2-2下转换相关器的相关计数被复位，若Sn+或Sn-超过TH-2，则3-2下转换相关器的相关计数被复位，若Sn+或Sn-超过TH-2，则接收标号为“0”的3-2下转换相关器的相关计数被复位。保证在存在明显运动的所有情况下，在本发明的“四象素”实施例中影片材料的停止将被迅速测出。在本发明的依赖于两场差的累加而不是三场差的累加(即在图4的实施例中，从存在寄存器402中提前一场的Sn值中减去Sn，以产生场差信号D2FLD及其符号位)的“三象素”实例中，这种相关不是必须的。因此，当实施本发明的“四象素”实施例时，必须除去场延迟寄存器402和减法器404，并将信号Sn’(累加的差信号D)加到绝到值电路406上，其符号位加到总线409上。由于信号Sn’已经代表了场与场的差(即D＝D1-D4)，并且无需数据减少单元来提供进一步的场存贮和相减操作，因而数据减少逻辑的简化成为可能。
权利要求
1.一种交叠视频输入信号的影片模式检测方法，其特征在于所述方法的步骤包括提供一个含有来自影片或摄像机源的场的交叠视频输入信号(Y)；为每场产生代表在一场间隔中纯运动的所述视频信号的二进制数；为检测代表影片源的场的格式分析所述二进制数，所述分析步骤包括从二进制数中形成场与场的差信号，以此为每个场差提供一个符号位(SIGN BIT)和一组幅度位(D2FLD)；将所述成组的幅度位(D2FLD)与一个阈值(TH-1)相比较，以提供第一阈值代表信号(T1)；将所述第一阈值信号(T1)和所述符号位(SIGN BIT)加到五个成组相关器(401-405)的每个相关器的各第一和第二输入上；以场速率对所述相关器顺序寻址；以及检测何时所述相关器(401-405)之一且仅一个相关器指示出代表影片模式操作(FM)的计数。
2.如权利要求1的方法，其特征还在于将所述二进制数(Sn)与第二阈值(TH-2)相比较，以提供一个第二阈值代表信号(T2)；以及将所述第二阈值代表信号(T2)经第三总线(415)加到所述五个相关器的每个相关器的第三输入端。
3.如权利要求1的方法，其特征还在于提供一个二进制控制信号(C)；根据所述二进制控制信号，改变所述相关器(401-405)的所述地址，以提供所述相关器中两个相关器的第一地址序列，并对所述全部5个相关器提供第二地址序列。
4.如权利要求2的方法，其特征还在于提供一个二进制控制信号(C)；根据所述二进制控制信号，改变所述相关器的所述地址，以提供所述相关器中两个相关器的第一地址序列，并对所述全部5个相关器提供第二地址序列。
5.用于提供交叠视频输入信号(Y)的影片模式检测的装置，其特征在于视频信号源(102)，用于产生一个含有来自影片或摄像机源的场的交叠视频输入信号(Y)；运动检测电路(110)，用于为每场产生代表在至少一场的间隔中相邻场(N，N-1)的象素值中的纯变化的视频信号的二进制数(Sn)；以及一个格式分析装置(112)，用于为检测代表影片源的格式而分析该二进制数，所述格式分析装置包括减法电路(404)，用于从所述二进制数中形成场与场的差信号(D2FLD)，以提供一个符号位(SIGN BIT)和一组幅度位；一个比较器(408)，用于将所述成组的幅度位与阈值(TH-1)相比较，以提供一个阈值代表信号(T1)；第一(413)和第二(409)总线，用于将阈值代表信号(T1)和所述符号位(SIGN BIT)加到五个相关器(401-405)的每个相关器的各输入端上；一地址发生器(424)，用于以场速率顺序地对所述相关器(401-405)寻址；以及一逻辑单元(440)，用于检测何时相关器(401-405)之一且仅一个相关器指示出代表影片模式操作的计数。
6.如权利要求5的装置，其特征还在于第二比较器(420)，用于将所述二进制数与第二阈值(TH-2)相比较，以提供一个第二阈值代表信号(T2)；以及第三总线(415)，用于将所述第二阈值信号(T2)加到所述5个相关器(401-405)的每个相关器的各第三输入端上。
7.如权利要求5的装置，其特征还在于一个二进制控制信号源(426)，用于提供一个二进制控制信号(C)；一个可变模控制电路(424)，用于根据所述二进制控制信号改变所述相关器的所述地址，以提供所述相关器中两个相关器的第一地址序列和所述全部5个相关器的第二地址序列。
8.如权利要求6的装置，其特征还在于一个二进制控制信号源(426)，用于提供一个二进制控制信号(C)；一个可变模控制电路(424)，用于根据所述二进制控制信号改变所述相关器的所述地址，以提供所述相关器中两个相关器的第一地址序列和所述全部5个相关器的第二地址序列。
全文摘要
在交叠视频信号一个场间隔中产生代表纯运动的二进制数，从中得到具有符号位和一组幅度位的场与场的差信号，幅度位与第一阈值相比以提供一个第一阈值代表信号，带符号位的此信号经各总线加到五个相关器的每个相关器的各总线上。用可变模地址对相关器寻址，以测出代表2-2和3-2下转换的格式。提供一种逻辑来检测何时代表影片检测并证实影片模式操作。经场差信号与第二阈值相比较以进一步提高减错能力，产生标志来标识影片模式操作。
文档编号H04N5/44GK1132437SQ9512181
公开日1996年10月2日 申请日期1995年12月29日 优先权日1994年12月30日
发明者T·J·克里斯托弗, C·科里亚 申请人:汤姆森消费电子有限公司