DE10042281A1 - Schaltungsanordnung zur Regenerierung des Schwarzwertes von Videosignalen - Google Patents

Abstract

Bei einer Schaltungsanordnung zur Regenerierung des Schwarzwertes von Videosignalen bei deren Analog/Digital-Wandlung, wobei eine Abweichung des Schwarzwertes der digitalen Videosignale von einem vorgegebenen Wert auf den Schwarzwert der analogen Videosignale einwirkt, werden die bei der Analog/Digital-Wandlung des Schwarzwertes der analogen Videosignale entstehenden Abtastwerte mit dem vorgegebenen Wert verglichen. Den analogen Videosignalen wird ein die Abweichungen tendenziell kompensierendes Rampensignal überlagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regenerierung des Schwarzwertes von Videosignalen bei deren Analog/Digital-Wandlung, wobei eine Abweichung des Schwarzwertes der digitalen Videosignale von einem vorgegebenen Wert auf den Schwarz­ wert der analogen Videosignale einwirkt.

Videosignale enthalten im allgemeinen je Zeile innerhalb des sogenannten Austastintervalls einen Schwarzreferenzpegel - im folgenden auch Schwarzwert genannt. Der Schwarzwert wird bereits in Bildaufnehmern, wie beispielsweise CCD-Bildsensoren, erzeugt und dient hauptsächlich nach einer Übertragung der Videosignale als Bezugswert. Zur Wiedergewin­ nung des bei der Übertragung verlorenen Gleichspannungswertes dienen dann bekannte Klemm- bzw. Schwarzsteuerschaltungen.

Soll ein analoges Videosignal einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen werden, so ist ebenfalls eine Referenzzierung auf den Schwarzwert erforderlich, damit bei den erzeugten digitalen Videosignalen ein vorgegebener Wert möglichst genau dem Schwarzwert ent­ spricht. Hierzu sind beispielsweise aus US 5,084,700 oder US 5,087,973 Schaltungen bekannt geworden, die in der digitalen Ebene einen Soll-Ist-Wen-Vergleich für die Lage des Schwarzwertes durchführen und daraus im Analogen wirkende Stellgrößen ableiten. Dabei wird der Schwarzwert des analogen Videosignals durch Addition des Korrektur­ signals verschoben. Der in der digitalen Ebene errechnete Korrekturwert wirkt sich dabei immer auf die ganze folgende Bildzeile aus. Es ist deshalb möglich, dass der Schwarzwert in der Amplitude von Zeile zu Zeile springt. Dies kann zu unerwünschten zeilenfrequenten Rauscheffekten führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Regene­ rierung des Schwarzwertes anzugeben, bei welcher diese unerwünschten Rauscheffekte nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dadurch gelöst, dass die bei der Analog/Digital-Wandlung des Schwarzwertes der analogen Videosignale ent­ stehenden Abtastwerte mit dem vorgegebenen Wert verglichen werden und dass den analo­ gen Videosignalen ein die Abweichungen tendentiell kompensierendes Rampensignal über­ lagert wird. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Vergleich während der Austast­ intervalle erfolgt und dass sich das Rampensignal über die darauffolgende Zeile erstreckt.

Um auch bei kritischen Bildinhalten, beispielsweise bei einfarbigen Flächen, Störungen durch die Addition des Rampensignals zu verhindern, kann bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgesehen sein, dass die Amplitude des Rampensignals kleiner gleich einer Quantisierungsstufe bei der Analog/Digital-Wandlung ist.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, dass die bei dem Vergleich der Abtastwerte mit dem vorgegebenen Wert entstehenden Differenz­ werte während eines Austastintervalls vorzeichenrichtig addiert werden und dass das Ergeb­ nis der Addition derart zur Erzeugung des Rampensignals dient, dass das Rampensignal bei einem Ergebnis innerhalb der vorgegebenen Grenzen null, bei einem Ergebnis unterhalb der vorgegebenen Grenzen positiv und bei einem Ergebnis oberhalb der vorgegebenen Grenzen negativ ist.

Durch diese Maßnahmen ist eine Unterdrückung des dem Schwarzwert überlagerten Rauschens bei der Gewinnung des Rampensignals in einfacher Weise möglich. Diese Weiterbildung kann ohne großen Rechenaufwand realisiert werden, wenn die Differenz­ werte auf die Zustände <, < und = beschränkt sind und wenn die Addition durch Vor­ wärts-/Rückwärtszählung erfolgt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung des Rampensignals ein Kondensator und eine Stromquelle vorgesehen sind, die zur Abgabe eines positiven, eines negativen und keines Stroms steuerbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 2 schematisch die Erzeugung eines Steuersignals für einen Rampengenerator.

Von einem Eingang 1 gelangt das analoge Videosignal über einen Addierer 2 zu einem Eingang eines Analog/Digital-Wandlers 3. Das analoge Videosignal enthält während jeder Zeile ein Austastintervall A und einen Bildanteil B, der - wie üblich - schematisch als ein vom Schwarzen ins Weiße verlaufendes Sägezahnsignal dargestellt ist.

Der Analog/Digital-Wandler erhält von einem Pulsgenerator 4 einen Bittakt BT und erzeugt digitale Videosignale mit einer Bitbreite von N, beispielsweise 8, 10 oder 12 Bit. Diese Videosignale werden einerseits einem Ausgang 5 und andererseits einem Eingang eines Prozessors 6 zugeleitet. Der Prozessor erhält von dem Pulsgenerator 4 ferner ein Signal J, das während des Austastintervalls A aktiv ist und somit die Auswertung der digi­ talen Videosignale durch den Prozessor 6 nur während des Austastintervalls erlaubt.

Zur Erzeugung eines dem analogen Videosignal hinzuzufügenden Rampensignals R dient eine steuerbare Stromquelle 7, ein Kondensator 8 und ein Trennverstärker (Buffer) 9. Von dem Prozessor 6 kann die steuerbare Stromquelle 7 derart gesteuert werden, dass das Ram­ pensignal R entweder ansteigt (UP), abfällt (DOWN) oder zu null gesetzt wird (HOLD). Die entsprechenden Rampensignale sind in Fig. 1 mit R+, R- und R0 gekennzeichnet. Durch das Rampensignal ändert sich gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen der Gleichspannungspegel der dem Analog/Digital-Wandler zugeführten analogen Video­ signale nicht sprungartig von Zeile zu Zeile, sondern allmählich. Da sich jedoch auch der Gleichspannungspegel der zugeführten analogen Videosignale allmählich ändert, kann somit eine einwandfreie Korrektur vorgenommen werden. Die Amplitude des Rampen­ signals ist dabei kleiner als eine Quantisierungsstufe, so dass durch das Rampensignal R innerhalb der aktiven Zeile höchstens eine Änderung der digitalen Signale um den Wert des geringstwertigen Bits (LSB) zur Folge hat, was bei der vorausgesetzten ausreichenden Bitbreite keine sichtbaren Störungen im wiedergegebenen Videosignal zur Folge hat.

Der Prozessor 6 kann in verschiedener Weise mit einer oder mehreren integrierten Schal­ tungen realisiert werden und umfasst im wesentlichen einen digitalen Komparator und einen Vorwärts-/Rückwärtszähler. Die Funktion des Prozessors wird im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert, wobei im linken Teil Beispiele von während des Austastintervalls auftretenden Abtastwerten A1 bis A8 dargestellt sind. Der Übersichtlichkeit halber wurde die Anzahl der Abtastwerte auf acht beschränkt. In der unteren Zeile ist ein Zahlenbeispiel für den Differenzwert S angegeben. Die Spalten D1 und C1 beruhen auf einem Aus­ führungsbeispiel mit einer Differenzbildung, während in den Spalten D2 und C2 von einem Vergleich ausgegangen wird.

Die Spalte D1 zeigt das Ergebnis der Differenzbildung zwischen den Abtastwerten A1 bis A8 und dem Referenzwert S. In der Spalte C1 ist jeweils der Inhalt eines Akkumulators angegeben, in dem von einem Zählerstand 0 ausgehend die Differenzwerte vorzeichen­ richtig aufsummiert werden. Nach dem letzten Abtastwert A8 wird das Ergebnis C1 (im angegebenen Beispiel 2) mit zwei Schwellwerten verglichen (im dargestellten Beispiel -4 und +4). Solange das Ergebnis sich zwischen diesen Grenzen befindet, ist wie im angege­ benen Beispiel, der Strom I der Stromquelle 7 (Fig. 1) gleich 0, also die Amplitude des Rampensignals ebenfalls 0. Überschreitet das Ergebnis C1 die untere Grenze, bedeutet dies, dass der Schwarzwert im Verhältnis zum Referenzwert S zu niedrig ist, dass das Rampensignal also eine positive Steigung einnehmen muss. Positiv ist hierbei als in Rich­ tung auf Weiß zu verstehen. Bei positivem Ergebnis C1 drehen sich die Verhältnisse um.

Die Spalten D2 und C2 beziehen sich auf den oben angegebenen Prozessor mit einem Komparator und einem Vorwärts-/Rückwärtszähler. Ist der jeweilige Abtastwert A größer als der Referenzwert S, wird der Zähler inkrementiert, bei gleichem Abtastwert in seinem Zustand belassen und bei kleinerem Abtastwert dekrementiert. Wegen der anderen Bewer­ tung der Differenzen wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein anderes Ergebnis C2 er­ reicht, das bei diesem Zahlenbeispiel jedoch ebenfalls innerhalb der Grenzen von -4 und +4 liegt und somit I = 0 zur Folge hat.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Regenerierung des Schwarzwertes von Videosignalen bei deren Analog/Digital-Wandlung, wobei eine Abweichung des Schwarzwertes der digitalen Videosignale von einem vorgegebenen Wert auf den Schwarzwert der analogen Videosignale einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Analog/Digital-Wandlung des Schwarzwertes (A) der analogen Videosignale (A, B) entstehenden Abtastwerte (A1 bis A8) mit dem vorgegebenen Wert (S) verglichen werden und dass den analogen Videosignalen (A, B) ein die Abweichungen tendenziell kompensierendes Rampensignal (R) überlagert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich während der Austastintervalle erfolgt und dass sich das Rampensignal (R) über die darauffolgende Zeile erstreckt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Rampensignals (R) kleiner gleich einer Quantisierungsstufe bei der Analog/Digital-Wandlung ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei dem Vergleich der Abtastwerte (A1 bis A8) mit dem vorgegebenen Wert (S) entstehenden Differenzwerte (D1, D2) während eines Austastintervalls vorzeichenrichtig addiert werden und dass das Ergebnis (C1, C2) der Addition derart zur Erzeugung des Rampensignals dient, dass das Rampensignal (R) bei einem Ergebnis (C1, C2) innerhalb der vorgegebenen Grenzen null, bei einem Ergebnis (C1, C2) unterhalb der vorgegebenen Grenzen positiv und bei einem Ergebnis (C1, C2) oberhalb der vorgegebenen Grenzen negativ ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzwerte (D2) auf die Zustände <, < und = beschränkt sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Addition durch Vorwärts-/Rückwärtszählung erfolgt.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Rampensignals (R) ein Kondensator (8) und eine Stromquelle (7) vorgesehen sind, die zur Abgabe eines positiven, eines negativen und keines Stroms steuerbar ist.