AT395086B - Videosignalverarbeitungsschaltung - Google Patents

Description

AT 395 086 B

Die Erfindung betrifft eine Videosignalverarbeitungsschaltung mit einem Videosignalprozessor mit einer Videosignalverarbeitungseinheit, die digitale Videosignale mit Information beinhaltenden Bits, die mehrere Videosignalinformationspegel einschließlich eines Bildschwarzpegels definieren erzeugt, und einen Digital/Analog-Wandler aufweist, der unter Steuerung durch die digitalen Videosignale ein analoges Ausgangssignal liefert, mit S einer Bildwiedergabeeinrichtung, die mit dem Digital/Analog-Wandler gekoppelt ist, um das analoge Ausgangs-Videosignal wiederzugeben, mit einer Regelschaltung, die mit der Bildwiedergabeeinrichtung gekoppelt ist, und ein Regelsignal erzeugt, welches ein Maß für die Größe übermäßiger Ströme in der Bildwiedergabeeinrichtung oberhalb eines Schwellwertes ist undmiteinemRückkopplungszweig zur Koppelung desRegelsignals auf einen vorbestimmten Schaltungspunkt im Videosignalprozessor, um übermäßige S tröme in der Bildwiedergabeeinrichtung zu begrenzen. 10 Viele Fernsehempfänger enthalten eine Einrichtung zur automatischen Begrenzung übermäßiger Bildröhren strahlströme, die infolge der Bildinformation des Videosignals fließen. Übermäßige Strahlströme können ein Wiedergabebild beeinträchtigen, indem die Ablenkschaltungen des Empfängers aufhören zu arbeiten oder der Elektronenstrahlauftreffpunkt defokussiert wird und das Bild überstrahlt. Übermäßige Strahlströme können auch den Sicherheitsbereich der Bildröhre überschreiten und diese sowie zugehörige Schaltungskomponenten mögli-15 cherweise beschädigen.

Automatische Strahlstrombegrenzungssysteme sind sowohl bei analogen wie auch bei digitalen Videosignalverarbeitungssystemen nützlich. Ein digitales Videosignalverarbeitungssytem, welches kürzlich von der Wordwide Semiconductor Group (Freiburg, West-Deutschland) der International Telephone and Telegraph Corporation vorgestellt wurde, ist in der ΠΤ Publikation „VLSI Digital TV System - DIGIT2000“ beschrieben. Bei 20 diesem System erfolgt eine automatische Bildröhrenstrahlstrombegrenzung über einen Bereich übermäßiger Strahlströme in einer Hinsicht durch Regelung der Größe der Leuchtdichtesignale, die von einem Digital/Analog-Konverter geliefert werden, welcher am Ausgang des Leuchtdichtekanals vorgesehen ist. Speziell werden übermäßige Strahlströme begrenzt durch Herabsetzung des Pegels einer dem D/A-Konverter zugeordneten Bezugsspannung, und dadurch wird die Größe des analogen Leuchtdichtesignals vom Ausgang des D/A-Konverters proportional 25 reduziert

Diese soeben genannteStrahlstrombegrenzungsweise kann eine unerwünschte Verschiebungder den Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals darstellendenHelligkeithervorrufen,etwa wenn dem Schwarzpegeldes Leuchtdichtesignals eine von Null verschiedene Digitalzahl zugeordnet ist. Es wird üblicherweise als bevorzugte Maßnahme betrachtet, den Strahlstrom durchRegelungderSpitze-Spitze-AmplitudeeinesVideosignalszubegrenzen,weildieseRegelungsart 30 weniger bemerkbare und weniger störende Effekte auf ein Wiedergabebild, wie es der Betrachter sieht hervorruft

Eine Strahlstromregelung, welche eine Verschiebung des den Schwarzpegel darstellenden Helligkeitswertes nach sich zieht, wird vomBetrachter leichter bemerkt undistdaherunerwünscht,außer wenn dieStrahlstromregelungüber eine Schwarzpegelregelung „Helligkeitsregelung“ erfolgen soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Videosignalverarbeitungsschaltung zu schaffen, welche die oben beschrie-35 benen Nachteile bekannter Schaltungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Digital/Analog-Wandler eine regelbare Bezugsspannungsquelle aufweist und das analoge Ausgangssignal mit einem Betrag liefert, der von den Werten der digitalen Videosignale und dem Betrag der von der regelbaren Bezugsspannungsquelle erzeugten Bezugsspannung abhängt, daß der Rückkopplungszweig das Regelsignal der regelbaren Bezugsspannungsquelle des Digital/Analog-40 Wandlers zuführt, um den Betrag des analogen Videoausgangssignals derart zu regeln, daß die übermäßigen Strahlströme begrenzt werden, und daß mit der Regelschaltung eine Kompensationsschaltung gekoppelt ist und ein Kompensationssignal mit einem vom Betrag des Regelsignals abhängigen Betrag erzeugt, wobei die Kompensationsschaltung über einen Ausgang mit einem vorbestimmten Schaltungspunkt im Videosignalprozessor gleichstromgekoppeltistundeinerTendenzzum Auftreten vonSchwarzpegelschwankungenwährendderBegrenzung 45 übermäßiger Ströme in der Bildwiedergabeeinrichtung entgegenwiikt. Auf diese Weise werden Schwarzpegelverschiebungen kompensiert, welche durch die Regelwirkung des Strahlbegrenzers eingeführt werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Fernsehempfängers mit einem automatischen Bildröhrenstrahlstrombegrenzer und einer Einrichtung nach der Erfindung und 50 Fig. 2 zusätzliche Schaltungsdetails der Anordnung nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 werden Farbfemsehsignale von einer Quelle (10) in digitaler (also binärer) Form auf eine Frequenzselektionsschaltung (12) gegeben (die beispielsweise ein Kammfilter enthält), um eine vom Femsehsignal abgetrennte Leuchtdichtekomponente (Y) an eine digitale Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung (14) in einem Leuchtdichtekanal des Empfängers und eine abgetrennte Farbkomponente (C) an eine digitale Farbsignal-55 Verarbeitungsschaltung (16) in einem Farbkanal des Empfängers zu geben. Die Leuchtdichtesignal-veraibeitungsschaltung (14) enthält digitale Signalverarbeitungsschaltungen (15), welche ein digitales Ausgangssignal von 8 Bit (2®... 2^) an einen Eingang eines 8-Bit-Digital/Analog-Konverters (17) liefen. Der D/A-Konverter -2-

AT 395 086 B (17) bildet eine Ausgangsschaltung der Signalverarbeitungsschaltung (14) und enthält eine Widerstandschaltung zur Erzeugung eines analogen Ausgangsleuchtdichtesignals in Abhängigkeit von dem digitalen 8-Bit-Eingangsleuchtdichtesignal,EineBezugsspannungsquelle(13)lieferteineBezugsspannung(+VR)für den Konverter (17). S Die Farbsignalverarbeitungsschaltung (16) enthält D/A-Konverter, die an ihrem Ausgang in Abhängigkeit von den digitalen Eingangsfarbsignalen analoge Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) liefern. Diese analogen Farbdifferenzsignale von der Schaltung (16) werden in einer Matrix (18) mit den analogen Leuchtdichteausgangssignalen von der Schaltung (14) kombiniert zu Farbbildsignalen (r), (g) und (b) niedrigen Pegels. Diese Signale werden in einer Videoausgangsstufe (20) verstärkt, die mehrere Bildröhrentreiberverstärker zur Lieferung 10 entsprechender Farbsignale (R), (G), (B) hohen Pegels enthält, mit denen die Kathoden (36a), (36b) und (36c) als Intensitätssteuerelektroden ein»- Bildröhre (35) angesteuert werden. Die Signale (R), (G) und (B) weiden den Bildröhrenkathoden jeweils über Stromfühlschaltungen (30), (31) und (32) zugeführt. Eine Hochspannungsquelle (40) (die beispielsweise eine Spannungsvervielfacherschaltung enthält) liefert in Abhängigkeit von Horizontalrücklaufimpulsen, die von nicht dargestellten Ablenkschaltungen des Empfängers kommen, eine Betriebshochspannung 15 für die Anode der Bildröhre (35). Ergänzungsströme für den Bildröhrenstrahlstrom werden der Hochspannungsschaltung (40) über einen Widerstand (41) und einen Widerstand (42) zugeführt, die an eine Betriebsgleichspannungsquelle (B+) angeschlossen sind.

Der Empfänger enthält auch ein automatisches Bildröhren-Strahlstrombegrenzungssystem zur Begrenzung der Größe der der Bildröhre (35) zugeführten Videosignale, um auf diese Weise übermäßige Bildröhrenstrahlströme zu 20 begrenzen, wenn die Bildröhre übeimäßige Strahlströme oberhalb eines gegebenen Schwellwertes führt. Die Größe der durch das Videosignal bedingten Bildröhrenstrahlströme, die während der Bildhinlaufintervalle des Videosignals fließen, werden durch die Schaltungen (30), (31) bzw. (32) ermittelt. Diese Ströme werden in einer Kombinationsschaltung (45) zu einem kombinierten Abfühlstrom addiert, welcher ein Maß für den gesamten Bildröhrenstrom ist. Dieser kombinierte Strom wird einem ersten Eingangsanschluß (TI) einer Strahlstromregelschaltung (50) zugeführt. 25 Ein ebenfalls von der Größe der in der Bildröhre (35) fließenden Ströme abhängiger zusätzlicher Strom wird von der Ergänzungsstromschaltung (B+), (41), (42) für die Hochspannungsschaltung (40) abgeleitet. Dieser Strom wird einem zweiten Eingangsanschluß (T2) der Regelschaltung (50) zugeführt. Wie noch erläutert werden wird, erzeugt die Regelschaltung (50) an einem Ausgangsanschluß (T3) ein Regelsignal (VC), das in Beziehung zur Größe sowohl übermäßiger Spitzen (vorübergehender) und mittlerer Strahlströme steht, die in der Bildröhre (35) fließen. Das 30 Regelsignal (VC) erscheint am Anschluß (T3) und wird der Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung (14) und der

Farbsignalverarbeitungsschaltung (16) über die Leitungen (55) bzw. (56) zugeführt, wenn die Bildröhrenströme einen gegebenen Schwellwert überschreiten. Das Regelsignal (VC) wird den Regeleingängen der Leuchtdichte- und Farbsignalveraibeitungsschaltungen (14) und (16) in Gleichspannungskopplung mit einer Amplitude und Polarität im Sinne einer Begrenzung der Größen der Ausgangssignale der Leuchtdichte- undFaibsignalverarbeitungsschalüingen 35 (14) und (16) zugeführt, so daß der Bildröhrenstrahlstrom auf einen vorgeschriebenen sicheren Wert begrenzt wird.

Die Strahlstrombegrenzung erfolgt über einen gegebenen Bereich übermäßiger Strahlströme durch gleichzeitige VerringerungderSpitze-Spitze-Amplitudender Leuchtdichte-undFaibsignalemitHilfeeinerähnlichenRegeltechnik. Zur Herabsetzung der Amplitude des Leuchtdichtesignals im Sinne einer Strahlstrombegrenzung wird das Regelsignal (VC) der Bezugsspannungsquelle (13) zugeführt, so daß die Größe der Bezugsspannung (VR) für den 40 Leuchtdichte-D/A-Konverter (17) in Abhängigkeit von der Größe des Regelsignals (VC) verringert wird. Wenn somitdieGrößedesRegelsignals sich verkleinert, wirdauchdieSpitze-Spitze-Amplitude des analogenLeuchtdichte-Signals am Schaltungspunkt (A) für alle LeuchtdichtesignalweTte vom Schwarzpegel über die verschiedenen Graupegel bis zum Weißpegel reduziert, weil die Amplitude des Ausgangsleuchtdichtesignals von der Größe der Bezugsspannung (VR) für den Leuchtdichte-D/A-Konverter (17) abhängt 45 DiegeregelteReduzierungderLeuchtdichtesignalamplituden in Weißrichtungergibteine Strahlstrombegrenzung.

In diesem Falle ist jedoch eine Reduzierung des Schwarzwertes des Ausgangsleuchtdichtesignals unerwünscht und wird praktisch verhindert durch die Schaltung mit der Leitung (57), dem Inverter (60) und den Widerständen (RI) und (R2). Der Widerstand (RI) koppelt das analoge Leuchtdichtesignal vom Ausgang der Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung (14) am Schaltungspunkt (A) zu einem Punkt (B) am Leuchtdichteeingang der Matrix (18). 50 Der Inverter (60) und der Widerstand (R2) koppeln das Strahlstrombegrenzungs-Regelsignal (VC) zum Schaltungs punkt (B), wie noch erläutert wird.

Bei dem hier beschriebenen System entspricht der D/A-Konverter (17) einer 8-Bit-Schaltung zur Umwandlung des digitalen binären 8-Bit-Paralleleingangssignals von der Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung (15) in ein entsprechendes Analogsignal. Das analoge Ausgangssignal ist proportional dem Produkt aus der Größe der 55 Bezugsspannung (VR) für den D/A-Konverter (17) und der Zahl, welche durch das digitale Eingangssignal des D/A-Konverters (17) dargestellt wird. Das digitale8-Bit-Leuchtdichtesignalhat256digitale Werte entsprechendden Zahlen von 0 bis 255. Der Schwarzpegel des analogen Leuchtdichtesignals entspricht im vorliegenden Beispiel dem -3-

AT 395 086 B von 0 verschiedenen Digitalwext 31. Digitalwerte unterhalb von 31 stellen eine Ultraschwarzleuchtdichteinfonnation dar, und Digitalwerte oberhalb 31 stellen Grauschattierungen bis zur Leuchtdichteinformation Weiß dar.

Infolge der Wirkung des Strahlstrombegrenzers tritt eine unerwünschte Schwarzpegelverschiebung des Leuchtdichtesignals ein, weil der den Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals darstellende Digital wert einen anderen, 5 nämlich nicht schwarzen Pegel, erzeugt, wenn die Bezugsspannung (VR) in Abhängigkeit vom Strahlstromregelsignal (VC) verändert wird. Diese unerwünschte Schwarzpegelverschiebung wird praktisch verhindert durch die Schaltung mit dem Inverter (60) und den Widerständen (RI) und (R2). Die Werte dieser Widerstände sind so gewählt, daß ihr Verhältnis (R2/R1) der Form

10 R2/R1 = [(2N-1)-M]/M genügt, wobei N die Anzahl von Binärbits bezeichnet, welche zu dem digitalen Leuchtdichtesignal gehören (in diesem Falle N=8), und M die zum Schwarzpegel des digitalen Leuchtdichtesignals gehörige Digitalzahl bezeichnet (in diesem Fall M a 31). Daher beträgt hier das Widerstandsverhältnis, das zum praktischen Verschwinden von 15 durch die Strahlstrombegrenzungbedingten Schwarzpegeländerungen erforderlich ist, R2/R1=7,225odernäherungs weise?.

Im Betrieb verursacht ein negativ gerichtetes Regelsignal (VC) für die Strahlstrombegrenzung eine zugehörige Verringerung der Größe der Bezugsspannung (VR) für den D/A-Konverter (17), wie sich aus der in Fig. 2 veranschaulichten Schaltung ergibt. Dies führt zu einer Herabsetzung der Spitze-Spitze-Amplitude des analogen 20 Leuchtdichtesignals am Schaltungspunkt (A), wobei der Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals sich unerwünschterweise in einer weniger positiven Richtung verschiebt. Das negativ gerichtete Regelsignal (VC) wird vom Inverter (60) umgekehrt und erscheint in einem positiverem Sinn am Ausgang des Inverters (60). Das invertierte Regelsignal und das analoge Leuchtdichtesignal werden am Schaltungspunkt (B) über die Spannungsteilerwiderstände (RI) und (R2) kombiniert Ist das Witterstandsverhältnis wie oben beschrieben gewählt, dann werden durch 25 die Strahlstrombegrenzung verursachte Schwaizpegelverschiebungen desLeuchtdichtesignals in Ultraschwaizrichtung am Schaltungspunkt (B) praktisch ausgelöscht

In der Regelschaltung (50) des Strahlstrombegrenzers wird der zum Eingangsanschluß (TI) gelangende kombinierte Strom von einem PNP-Transistor (70) abgefühlt dessen Kollektor als Ausgang mit einer auf Spitzenwerte reagierenden RC-Zeitkonstantenschaltung mit einem Kondensator (71) und einem Widerstand (72) gekoppelt ist 30 Die Spannung über dem Kondensator (71) steht in Beziehung zur Größe der Spitzen-Kathodensböme der Bildröhre (35). Diese Spannung stellt eine Komponente des Regelsignals (VC) dar. Sie wird über eine Schwellwertkopplungsund Signalinverterschaltung (75) (die beispielsweise einen elektronischen Schalter enthält) in invertierter Farm zum Ausgangsanschluß (T3) geführt wenn die Größe der Spannung am Kondensator (71) einen gegebenen Schwellwat übersteigt Der von der Bildröhrenergänzungsstromschaltung zum Eingangsanschluß (T2) gelangende Strom wird 35 mittels eines Kondensators (76) integriert zu einer Spannung, die in Beziehung zur Größe des mittleren Stroms in der Bildröhre (35) steht. Diese Spannung stellt eine andere Komponente des Regelsignals (VC) dar und gelangt über einen Widerstand (77) und eine Schwellwertkoppelschaltung (78) zum Ausgangsanschluß (T3), wenn die Amplitude der Spannung am Kondensator (71) einen gegebenen Schwellwert übersteigt.

Die Leuchtdichtesignalverarbeitung (14), die Farbsignalveraibeitungsschaltung (16) und die Stromfühler (30) 40 bis (32) können Schaltungen sein, wie sie in dem eingangs erwähnten ΠΤ Digital-Femsehsignalverarbeitungssystem verwendet werden. Jeder der Stromfühler (30) bis (32) kann einen Hochspannungs-PNP-Emitterfolgertransistor aufweisen, der im Signalkoppelweg zur Kathode der Bildröhre liegt, wobei die Basis als Eingangselektrode an den Ausgang des zugehörigen Bildrührentreiberverstärkers in der Stufe (20) angeschlossen ist und der Emitter als Ausgangselektrode mit der zugehörigen Bildröhrenkathode verbunden ist, während der Kollektor mit der 45 Stromsummierungsschaltung (45) gekoppelt ist, wie es beispielsweise in der DE-OS 34 19 282 beschrieben ist. Die

Regelschaltung (50) für den Strombegrenzer kann auch eine auf Spitzen- und Mittelwertstrahlstrom reagierende Begrenzerschaltung von der in derUS-PS 4 167 025 beschriebenen Art verwenden.

Fig. 2 zeigt Details einer Schaltung, die sich zur Veränderung der Bezugsspannung (VR) in Abhängigkeit vom Regelsignal (VC) für die Strahlstrombegrenzung eignet. Gemäß Fig. 2 weist die in Fig. 1 mit (13) bezeichnete 50 Bezugsspannungsquelle eineReferenz-Zener-Diode (80) und einen zugehörigen Vorspannungswiderstand (81) auf, der an eine Betriebsspannungsquelle (+) angeschlossen ist. Die Bezugsspannung (+VR) für den D/A-Konverter (17) in Fig. 1 wird von der Zenerdiode (80) mit Hilfe einer Schaltung abgeleitet, die einen Emitterfolgertransistor (82) und einen Widerstand (85) enthält. Die Größe der Bezugsspannung (VR) wird mit Hilfe der Regelspannung (VC) des Strahlstrombegrenzers verändert, der über einen Emitterfolgertransistor (90) und einen Widerstand (95) an den 55 Ausgangsschaltungspunkt (C) angeschlossen ist. -4-

Claims (4)

1. AT 395 086 B PATENTANSPRÜCHE 5 1. Videosignalverarbeitungsschaltung mit einem Videosignalprozessor mit einer Videosignalverarbeitungseinheit, 10 diedigitaleVideosignalemitMomiationbeinhaltendenBits,diemehrereVideosignalinformationspegeleinschließlich eines Bildschwarzpegels definieren erzeugt, und einen Digital/Analog-Wandler auf weist, der unter Steuerung durch die digitalen Videosignale ein analoges Ausgangssignal liefert, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung, die mit dem Digital/Analog-Wandler gekoppelt ist, um das analoge Ausgangs-Videosignal wiederzugeben, mit einer Regelschaltung, die mit der Bildwiedergabeeinrichtung gekoppelt ist, und ein Regelsignal erzeugt, welches ein Maß für IS die Größe übermäßiger Ströme in der Bildwiedergabeeinrichtung oberhalb eines Schwellwertes ist und mit einem Rückkopplungszweig zur Koppelung des Regelsignals auf einen vorbestimmten Schaltungspunkt im Videosignalprozessor, um übermäßige Ströme in der Bildwiedergabeeinrichtung zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital/Analog-Wandler (17) eine regelbare Bezugsspannungsquelle (13) aufweist und das analoge Ausgangssignal mit einem Betrag liefert, der von den Werten der digitalen Videosignale und dem Betrag der von der 20 regelbaren Bezugsspannungsquelle (13) erzeugten Bezugsspannung (+VR) abhängt, daß der Rückkopplungszweig (55) das Regelsignal (VC) der regelbaren Bezugsspannungsquelle des Digital/Analog-Wandlers (17) zuführt, um den Betrag des analogen Videoausgangssignals derart zu regeln, daß die übermäßigen Strahlströme begrenztwerden, und daß mit der Regelschaltung eine Kompensationsschaltung (60, R2) gekoppelt ist und ein Kompensationssignal mit einem vom Betrag des Regelsignals (VC) abhängigen Betrag erzeugt, wobei die Kompensationsschaltung über 25 einen Ausgang mit einem vorbestimmten Schaltungspunkt im Videosignalprozessor gleichstromgekoppelt ist und einer Tendenz zum Auftreten von Schwarzpegelschwankungen während der Begrenzung übermäßiger Ströme in der Bildwiedergabeeinrichtung (35) entgegenwirkt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal (VC) ein Maß für übermäßige 30 Spitzen- und Mittelwerte der in der Bildwiedergabeeinrichtung (35) fließenden Ströme ist
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Ausgangsvideosignal von dem Digital/Analog-Wandler (17) in einer Signalkombinationsschaltung (RI, R2,60) mit dem Kompensationssignal im Sinne einer praktischen Auslöschung von Änderungen des Schwarzpegels des Videosignals kombiniert wird. 35
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Videosignal N informationsbeinhaltende Bits enthält, welche eine Mehrzahl von Videosignalinformationspegeln einschließlich eines Schwarzbildpegels M definieren, daß das analoge Signal der Kombinationsschaltung über einen eine erste Impedanz (RI) aufweisenden ersten Strom weg zugeführt wird, daß das Kompensationssignal der Kombinationsschaltung über einen zweiten, eine 40 zweite Impedanz (R2) aufweisenden Stromweg (R2) zugeführt wird, und daß das Verhältnis der zweiten Impedanz zur ersten Impedanz durch den Ausdruck (R2/R1 = [(2^-l)-M]/M) gegeben ist. 45 Hiezu 1 Blatt Zeichnung 50 -5- 55