DEVICE FOR CONVERTING COLOUR TELEVISION PICTURES INTO COARSE RASTER GRAPHICS WITH A LIMITED RESOLUTION AND WITH A LIMITED NUMBER OF COLOUR TONES WHICH CAN BE USED SIMULTANEOUSLY

Abstract: 1. Apparatus for converting colour television pictures into coarse screen graphics with limited screen definition and with a limited number of shades of colour which can be used simultaneously, containing one or several analog to digital converters (1), a picture element store (2) and a processor system (3), characterised in that the processor system (3) after the fixing of the screen definition calculates from the zone of an original television picture associated with each picture element, a shade mean value of the television picture points present in this zone and after the useable screen graphics shades have been determined, associates with each of the shade means values, the screen graphics shade of those permitted in each case, which has the shortest distance amin = min 2Root ((R-Ri)**2 + (G-Gi)**2 + (B-Bi)**2 ) in a three-dimensional vector space with the axes r (red), g (green) and b (blue) in relation to the corresponding shade mean value, whereby this shade mean value corresponds to the vector RGB, the useable screen graphics shades correspond to the vectors RiBiGi and the components of all vectors correspond to uncorrected R, G, and B portions of colour television signals (9) or these portions of the signals corrected according to a gamma function.

Description: Einrichtung zur Umsetzung von Parbfernsehbildern in ver grbberte Rastergrafiken mit begrenzter Rasterauflösung und mit begrenzter Anzahl von gleichzeitig benutzbaren Farbtönen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umsetzung von rarbfernsehbildern in vergröberte Rastergrafiken mit begrenzter Rasterauflösung und mit begrenzter Anzahl von gleichzeitig benutzbaren Farbtönen, enthaltend einen oder mehrere Analog-Digitalumsetzer, einen Bildpunktspeicher und ein Prozessorsystem. Bei der Erstellung von farbigen Rastergrafiken zur Wiedergabe auf Bildschirmgeräten mit begrenzter RasterauSlöung und mit begrenzter Anzahl von gleichzeitig benutzbaren Farbtönen (z.B. bei wildschirmtext im CEPT-Standard mit frei definierbaren Zeichen und frei definierbaren Parb tbnen) besteht häufig der Wunsch, vorhandene Farbfernsehbilder oder vorhandene vorlagen mit möglichst wenig manuellem Aufwand und in mbçlichst kurzer Zeit in Farbrastergrafiken umzusetzen. Aus der Praxis sind Verfahren bekannt, welche Grafiken mit Hilfe von Tastaturen oder Grafiktabletts mit erheblichem Arbeitsaufwand punktweise aufbauen. Andere Verfahren benutzen optische Grafikabtaster, die speziell zu diesem Zweck mit speziellen Farbstiften und auf einem speziellen Papier fester Grösse gezeichnete Vorlagen in Rastergrafiken umwandeln. Bisher bekannte Verfahren mit Farbfernsehkameras setzen ebenfalls voraus, dass die Vorlagen nur die auch für die Wiedergabe vorgesehenen Farben besitzen. Zum Beispiel ist aus der DE-OS 31 07 652 ein Verfahren und eine Anordnung zum Darstellen von grafischen Mustern bekannt, bei dem die Muster bereits in gleicher Form als grafische Muster auf einer Vorlage abgebildet und in den entsprechenden (dort 8) Farben dargestellt sind, optoelektronisch abgetastet und in einem vorgegebenen groben Raster dargestellt werden. Das Raster wird bei der Anwendung für Bildschirmtext-Blockgrafik aus sechs Grafikelernenten gebildet, die zu Zeichenfeldern zusammengefasst sind. Ein aus der US-PS 42 04 227 bekannter Fernsehbild-Kompressor beschreibt die Errechnung von Farbtonmittelwerten zur Reduzierung der Anzahl von Bildpunkten, wobei nach Bestimmung der erforderlichen Bildpunktauflösung für die zu den einzelnen Bildpunkten zugehörigen Flächen eines Fernsehbildes Farbtonmlttr3wcrts erzeugt und dem jeweiligen Bildpunkt zugeordnet werden. Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sinxich- tung zu schaffen, mit welcher eine weitgehend automatische Umsetzung von beliebigen Farbfernsehbildern (z1B. von Bildplatten, Videobandgeräten oder aus laufenden Fernsehsendun- gen) oder von mit einer Farbfernsehkarnera erfassten beliebigen Vorlagen in vergröberte Rastergrafiken mit begrenzter Rastexauflösung und mit begrenzter Anzahl von gleichzeitig benutzbaren Farbtönen möglich ist Insbesondere sollen damit beliebige Bildvorlagen in die bein, Bildschirmtext-CEPT Standard möglichen Punktraster fur frei definierte Zeichen, in Blockgrafik- und in Schräggrafikzeichen umgesetzt werden, wobei je nach Zeichentyp nur 2, 4 oder 16 Farbtöne verwendbar sind, die zuvor aus einem Vorrat von 4096 Farbtönen ausgezählt werden können. Erfindungsgemäss sind zur Lösung der gestellten Aufgabe die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen eraeben sich aus den Unteransprüchen, Der Vorteil der Erfindung besteht z.B. bei einer Anwendung für die Erzeugung von Bildschirmtext-Grafiken darin, dass vorhandene Fernsehbilder oder Vorlagen, wie Fotos, Zeichnungen und ähnliches in unterschiedliche Formen von Raster grafiken des Bildschirmtext-CEPT-Standards mit Mosaikgrafik-, Schräggrafik- und DRCS-Zeichen unterschiedlicher Typen mit einem Mininluir an manueller Arbeit umwanderbar sind. Der CEPT-Standard enthält unter anderem: - 63 Mosaikgrafikzeichen im Raster 2 x 3 Teilflächen je Zeichenstelle, - 56 Schräggrafikzeichen, - 94 frei definierbare Zeichen (DRCS-Zeichen), die punktweise definierbar sind, unterschiedlich viele benutzbare Farbtöne (2, 4 oder 16) und unterschied liche Raster von 6 x 5 bis 12 x 12 Teilflächen je Zeichenstelle besitzen. Typische Anwendungen der Einrichtung sind zum Beispiel: - Umsetzung von nichtlateinischen Schriftzeiten (z.B. griechische Buchstaben), Kleinsymbolen und andere in DRCS-Einzelzeichen, - Umsetzung von Logos, Piktogrammen, grösseren Symbolen, speziellen Schriftzeichen (z.B. japanische Zeichen) und andere in mehrere zusammengehörige DRCS-Zeichen, - Umsetzung von Zeichnungen, Kurvendiagrammen und andere in zusammengehörige Zwei- oder Vierfarb-DRCS-Zeichen, einschliesslich Einbeziehung von Mosaikgrafik- und Schräggrafikzeichen, - Umsetzung von Fotos, # flächigen Grafiken und sonstigen "Bildern" in zusammengehörige Zwei-, Vier- oder Sechzehn farb-DRCS-Zeichen, einschliesslich Einbeziehung von Mosaikgrafik- und Schräggrafikzeichen. Ein Ausführungsbeispiel ist folgend beschrieben und durch Skizzen erläutert. Figur 1 zeigt die prinzipielle Anordnung der Einrichtung. Die Einrichtung setzt sich zusammen aus den Komponenten Analog-Digitalumsetzer 1, Bildpunktspeicher 2, Prozessorsystem 3, Funktionstastatur 7 und Farbfernseh-Monitor 8. Das Farbfernsehbild liegt entweder bereits als Videosignal 9 vor (z.B. von Bildplatten, Videobandgeräten oder laufenden Fernsehsendungen) oder eine Vorlage 6 wird durch eine Farbfernseh- oder Schwarzweisskamera 4 mit vorgeschalteten Farbfiltern 5 in beliebigem Massstab erfasst. Das Videosignal 9 gelangt in den Analog-Digitalmesser 1 und wird, nach erfolgter Digitalisierung (digitalisiertes Videosignal 11), über das Prozessorsystem 3 als Bildpunktdaten 12 in den Bildpunktspeicher 2 geleitet und darin punktweise gespeichert (z.B. 3 x 4 bit für jeden Punkt eines Farbbildes). In dieser Form kann das gespeicherte Bild (Video-Ausgangssignal 13) auf dem Farbfernseh-Monitor 8 wiedergegeben werden. Mit Hilfe der Funktionstastatur 7 steuert ein Bearbeiter bereichsweise oder zeichenstellenweise die Umsetzung in DRCS-Zeichen und andere Graf iksyrnbole. Auf dem Farbfernseh-Monitor 8 ersetzen diese Zeichen dann das gespeicherte Originalbild. Ausserdem ist jederzeit die alleinige Darstellung des kompletten gespeicherten Originalbildes oder der bis dahin fertiggestellten Zeichen auf dem Farbfernseh-Monitor 8 möglich. Nach Abschluss der Umsetzung können die Zeichen erneut komplett an andere Bildschirmtext-Geräte, - Arbeitsplätze oder -Zentralen übertragen werden. (Schnittstellen zur Datenübertraguno 10). Zur Steuerung des Ablaufs der Umsetzung ist die Übertragung sonstiger Daten-, Takt- und Synchronisiersignale 14 zwischen den einzelnen Funktionsblöcken erforderlich. Die hohe Punktzahl des CEPT-Standards in horizontaler Richtung (12 Punkte je Zeichenstelle entsprechen etwa 12 Meoa- Punkte/sec) stellt sehr hohe Anforderungen an die Farbfern sehkamera und den Farbfernseh-Monitor, die sogar mit üblichen Studio-Farbfernsehkameras und Studio-Farbfernseh Monitoren nicht erfüllbar sind und daher sehr teure Sonderlösungen erfordern würden. Die vorgeschlagene Einrichtung arbeitet daher grundsätzlich in zweifacher Vergrösserung in horizontaler und vertikaler Richtung. Die Einrichtung kann daher mit der halben Bildpunktrate und mit normalen preisgünstigen Farbfernsehkameras und Farbfernseb-Monitoren arbeiten. Ausserdem erleichtert die vergrösserte Darstellung die Bildbearbeitung erheblich. Zur Wiedergabe der aufgenommenen Farbbilder wird der Farbfernseh-Monitor 8 verwendet. Der kleinste DRCS-Einzelpunkt wird dabei in doppelter Breite und über zwei Fernsehzeilen wiederoegeben, wobei die gesamte Wiedergabe auf dem Arbeitsmonitor ebenfalls einer Darstellung in doppelter Grösse entspricht. Die Wiedergabe ist folgendermassen umschaltbar: - gespeichertes Original - nur die bis dahin umgesetzten Zeichen (Farben entsprechend der Bearbeitung), - bis dahin umgesetzte Zeichen, der Rest im Original. Ausserdem sind zur Bearbeitung folgende Raster überlagerbar: - Zeichenstellenraster für 10 oder 12 Zeilen Zeichenstellenhöhe, - Schreibmarke für aktuelle Zeichenstelle, - Schreibmarke für aktuellen Bildpunkt. Auf dem Farbfernseh-Monitor 8 werden in der Dialogzeile zusätzlich die aktuelle Farbpalette und einige Hilfsinformationen dargestellt, wie beispielsweise die Code-Nummer des DRCS-Zeichens oder Codes der Farben. Die Funktionstastatur 7 besitzt Tasten zur Eingabe für folgende Parameter: - elektronisches punktweises Verschieben der Vorlage im Feinbereich, - Auswahl der beschriebenen Aufnahme- und Wiedergabe arten, - Markieren eines rechteckigen Feldes mit Block Anfangs- und Endezeichen zur Begrenzung des umzu wandernden Bildausschnitts, - Einschalten, Ausschalten und Bewegen der Schreib markendarstellungen (gegebenenfalls nur innerhalb eines markierten Bereichs), - Festlegung der 16 frei definierbaren Farben durch Übernahme von Farbtönen aus dem Original mit Hilfe der Bildpunkt-Schreibmarke, Festlegung des Grafiktyps (Mosaikgrafik, Schräggrafik, DRCS in unterschiedlicher Auflösung/Farbe) an der aktuellen Zeichenstelle, - Auswahl der Farben für Modes mit zwei, vier oder sechzehn Farben, - Auslösen der Umwandlung zeichenstellenweise oder im kompletten markierten Bereich und Übertragung der Codes. Kernstück der Einrichtung ist die Bildverarbeitungseinheit, bestehend aus dem Prozessorsystem 3 und dem Bildpunktspeicher 2. Sie enthält unter anderem die Einzelkomponenten: - Speicher für das digitalisierte Original, - Speicher für die Rastergrafik, - Ausgangsschaltung zur Kombination von Original Farbfernsehbild und Rastergrafik, - Mikroprozessor mit Schnittstellen für Datenüber tragung 10 und Funktionstastatur 7. Die Umsetzung z.B. einer Bildvorlage in eine Rastergrafik kann mit dieser Einrichtung in der beispielhaft beschriebenen Ausführungsform für Bildschirmtext in folgenden Schritten vorgenommen werden: - Start des Betriebs mit Auswahl des 12- oder 10-Zeilen Modes und (abschaltbare) Einblendung des entsprechen den Zeichenstellenrasters, - Grobpositionierung der Vorlage und der Farbfernseh kamera, Einstellung von Helligkeit und Kontrast, sowie Einstellung eines Zoom-Massstabs bei gleich zeitiger Wiedergabe des digitalisierten Farbfernseh signals auf dem Farbfernsehr-Monitor 8, - Feinpositionierung mit Hilfe von Funktionstasten, - eventuelles Markieren eines Bereichs zur Begrenzung des umzuwandelnden Bildausschnitts, - Festlegung einzelner oder aller 16 frei definierbaren Farben durch Positionierung der Zeichenstellen-Schreib marke und der Bildpunkt-Schreibmarke auf Bildpunkte zu. de7Çübernehmenden Farbe, Anzeige dieser Farben in einer Dialogzeile, - eventuell manuelle Korrektur der übernommenen Farben, -zeichenstellen- oder blockweise Festlegung des gewünsch ten DRCS- oder Grafiktyps, bei Zwei- oder Vierfarb-DRCS Festlegung der gewünschten Farben, automatische Umset zung der Bildpunkte des Originals in das gewünschte DRCS- oder Grafikzeichen mit automatischer Umsetzung der Originalfarben in die aktuell festgelegten möglichen Farben aufgrund des minimalen Abstands im R (Rot) G (Grün)- B (Blau)-Vektorraum, - Wiedergabe der umgesetzten DRCS- oder Grafikzeichen auf dem Farbfernseh-Monitor 8, - eventuelle Übersetzung der Codes zu anderen Geräten oder Bildschirmtext-Zentralen. Die Umsetzung der Bildpunkte wird mit Umsetzalgorithmen am Beispiel eines in Figur 2 gezeigten Farbwürfels er läutert. Hierbei wird dem Farbton jedes Rasterpunktes (bei grober Auflösung dem Farbtonmittelwert mehrerer Rasterpunkte) die ähnlichste der je nach Mode erlaubten Btx-Farben zugeordnet. Die Ähnlichkeit wird in einem dreidimensionalen Vektorraum mit den Achsen r (rot), g (grün) und b (blau) ermittelt. Der Originalfarbton bzw. Farbtonmittelwert ist ein Vektor mit den Komponenten R, G, B. Diesem Vektor RGB wird derjenige Vektor RiGiBi der jeweils erlaubten und zuvor festgelegten 2, 4 oder 16 Btx-Farben zugeordnet, der den geringsten räumlichen Abstand a zum Vektor des Originalfarbtons besitzt, also EMI11.1 wobei i die je nach Umsetzmode erlaubten und zuvor festgelegten 2, 4 oder 16 Btx-Farbtöne durchläuft. Zur Berechnung des minimalen Abstands amin werden für jeden Btx-Farbvektor i die Differenzen (R-Ri) usw. gebildet (jeweils 15 mögliche Absolutbeträge 0 bis 15), mit Hilfe einer Tabelle quadriert und aufsummiert. Zugeordnet wird der Farbvektor i mit der geringsten Quadratsumme, die Wurzelrechnung kann dabei entfallen. Die Umsetzung in Schräggrafikzeichen ist wesentlich komplizierter, weil die Farbtonwerte des Fernsehbildes nicht nur in zwei Btx-Farben umgesetzt werden müssen sondern auch in bestimmte Formen. Ausserdem kann nicht jede Rasterpunktanordnung des Fernsehbildes sinnvoll in Schräggrafikzeichen umgesetzt werden. In vielen Fällen ist die Umsetzung in Blockgrafiksymbole korrekter. Die Umsetzung in Schräggrafikzeichen erfolgt daher in zwei Stufen: - Muster-Erkennungsverfahren zur Zuordnung der 56 möglichen Schräggrafikzeichen, - bei nicht sinnvoller Zuordnung erfolgt die Umsetzung in ein Blockgrafikzeichen. Hierzu wird als Muster-Erkennungsverfahren ein sehr ein einfaches "Sonden"-Verfahren verwendet, das eindeutige Umsetzungen erlaubt. Bei dem gewählten Verfahren werden an jeder Zeichenstelle für 10 Sondenbereiche (je 2 am oberen und unteren Rand, je 3 am linken und rechten Rand) die Farbtonmittelwerte gebildet und der Vordergrundfarbe (1) oder der Hintergrundfarbe (0) zugeordnet, wie Figur 3 zeigt. Es entsteht also ein 10 bit langes Binärwort, das jedoch nur bei genau 56 Bitmustern in Schräggrafikzeichen umsetzbar ist. Alle anderen Bitmuster werden verworfen und es erfolgt dann eine Umsetzung in Blockgrafikzeichen.

Claims: atentanspruche: 1. Einrichtung zur Umsetzung von Farbfernsehbildern in ver gröberte Rastergrafiken mit begrenzter Rasterauflösung und mit begrenzter Anzahl von oieichzeitio benutzbaren Farbtönen, enthaltend einen oder mehrere Analoa-Digital- umsetzer, einen Bildpunktspeicher und ein Prozessor syste, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass das Prozessorsystem (3) nach Festlegung der Raster auflösung aus der zu jedem Rasterpunkt gehörenden Fläche eines Oriainal-Fernsehbildes einen Farbtonmittelwert der in dieser Fläche vorhandenen Fernsehbildpunkte errechnet und nach Festlegung der benutzbaren Rastergrafik-Farb töne jedem der Farbtonmittelwerte denjenigen der jeweils erlaubten Rastergrafik-Farbtöne zuordnet, der in einem dreidimensionalen Vektorraum mit den Achsen r (rot), g (grün) und b (blau) den geringsten Abstand EMI13.1 zum jeweiligen Farbtonmittelwert besitzt, wobei dieser Farbtonmitteiwert der Vektor RGB ist, die benutzbaren Rastergrafik-Farbtöne die Vektoren RiBiGi sind und die Komponenten aller Vektoren unkorrigierte oder nach einer Gammafunktlon korrigierte R-, G- und B-Anteile von Farbfernsehsignalen (9) sind. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vorlagen (6) zur Umsetzuno von einer Farbfernsehkamera oder einer Schwarzweiss-Fernsehkamera (4) mit vorschaltbaren Rot-Grün-Blau-Farbfiltern (5) erfasst werden und in vergrössertem Massstab (z.B. zweifach) abgetastet werden. 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zur Wiedergabe verwendeten Farbfernseh-Monitor (8) die bis zum Zeitpunkt der Wieder- gabe umgewandelten Bereiche als Farbrastergrafik und die restlichen Bereiche wahlweise neutral oder als Originalbild wiedergegeben werden. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zur Wiedergabe verwendeten Farbfernseh-Monitor (8) zu jedem Zeitpunkt auch das gesamte Originalbild und bei Wiedergabe in doppelter Grösse zeilenweise wechselnd das Originalbild und die bis dahin umgesetzten Bereiche der Farbrastergrafik wiedergebbar sind. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung für einen im Original bild zuvor markierten Bereich automatisch und einheit lich unter Berücksichtigung der zuvor festgelegten Rasterauflösung und der benutzbaren Rastergrafik-Farb töne erfolgt. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung schrittweise für Teil flächen von z.B. der Grösse einer Zeichenstelle erfolgt, wobei für jede Teilfläche die Rasterauflösung und der Vorrat der benutzbaren Rastergrafik-Farbtöne neu fest legbar oder veränderbar sind. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der Rasterauflösung und der benutzbaren Rastergrafik-Farbtöne, die Markierung von Bildbereichen und die Auswahl von Darstellungsarten und Betriebsabläufen über die Funktionstastatur (7) er folgt. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Schräggrafikzeichen durch ein Muster-Erkennungsverfahren (Sondenverfahren) erfolgt, wobei an jeder Zeichenstelle für die an deren Rande liegenden Sondenbereiche die Farbtonmittelwerte gebildet und der Vordergrund farbe 1 oder der Hintergrundfarbe 0 zugeordnet werden, das entstehende Binärwort bei bestimmten Bitmustern in Schräggrafikzeichen umgesetzt wird und alle anderen Bitmuster verworfen werden. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht möglicher Umsetzung in Schrbggrafikzeichen die Umsetzung in Blockgrafikzeichen erfolgt.

Inventors: ZIMMERMANN, ROLF, DR.
Applicants: DORNIER SYSTEM GMBH
Application year: 1984
Main classification: H04N9
IPC codes: G09G5, H04N1