DE10320498B4 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Optimierung des Bildeindrucks eines Fernsehbildes - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Optimierung des Bildeindrucks eines Fernsehbildes auf einem Display in einem Fernsehempfangsgerät bei Empfang von verrauschten Fernsehsignalen oder bei Signalausfällen während der Störzeit, wobei das demodulierte Videosignal (FBAS-Signal) mittels einer Klemmschaltung (1) auf einem Gleichspannungswert (U_K) festgehalten und in einer Komparatorschaltung (2) mit einem Referenzwert (U_Ref), der über dem Weißwert eingestellt ist, verglichen und einem Umschalter (3) zugeführt wird, an dessen Ausgang das geklemmte Originalvideosignal oder bei Überschreiten der Komparatorschwelle eine Ersatzspannung (U_Ersatz) während der Zeitdauer des unzulässigen Rauschens angelegt wird, die in der nachgeschalteten Videosignal-Verarbeitungsschaltung bewirkt, dass in dem Bild Bildpunkte und/oder Zeilenabschnitte und/oder Zeilen abweichend von weiß oder schwarz dargestellt werden, welcher Umschalter (3) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators (2) gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass von dem geklemmten Videosignal das Synchronsignal und das Bildhelligkeitssignal (Y-Signal) in einer Abtrennschaltung (5) abgetrennt werden und dass das eingangsseitige Helligkeitssignal oder die Spannung (U_Ersatz) im Fall des Rauschens...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung des Bildeindrucks eines Fernsehbildes auf einem Display in einem Fernsehempfangsgerät bei Empfang von verrauschten Fernsehsignalen oder bei Signalausfällen während der Störzeit mit den im Oberbegriff des Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Schaltungsanordnung hierfür mit einem PLL-Demodulator für die Demodulation des Videosignals.
• Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sind aus der EP 0 488 006 A1 bekannt. Gemäß dem bekannten Verfahren werden Ersatzsignale eingefügt, die vorgegeben sind oder in Abhängigkeit von den Helligkeitswerten über eine längere Periode einer oder mehrer Zeilen ermittelt werden. In Abhängigkeit von benachbarten Darstellungszonen werden die Ersatzwerte nicht ermittelt. Die Werte sind quasi fix vorgegeben. Die Schaltung ist so ausgelegt, dass das Ersatzsignal nicht unter Verwendung von diversen Allgorytmen ermittelt werden kann. Des weiteren ist die dort angegebene Lehre auf Satellitenempfänger beschränkt.
• Aus der DE 199 08 071 C2 ist ein Verfahren zur Stabilisierung der Horizontal- und Vertikalssynchronimpulse eines empfangenen Fehrnsehsignals und eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, bei dem im Falle des Auftretens verrauschter Signale an Stelle verrauschter oder fehlender Horizontal- oder Vertikalimpulse generierte Horizontal- und/oder Vertikalsynchronimpulse in das Videoeingangssignal eingetastet werden. Die Schrift befasst sich nicht mit der Darstellung verrauschter Bildpunkte oder Teilbilder auf dem Bildschirm.
• Aus der DE 42 18 898 A1 ist eine Rauschunterdrückungsschaltung für einen Fernsehempfänger bekannt, der ein Bildsignal ohne Rauschen ausgibt, indem die Impuls-Rauschstörrungen detektiert und eleminiert werden und ferner einer Interpolation für ein Bildsignal ausführt, wenn C/N eines empfangenen Signals herabgesetzt wird und Impuls-Rauschstörrungen erzeugt werden. Die Rauschunterdrückungsschaltung umfasst eine Rauschdetektionsschaltung, die lediglich die Rauschkomponente detektiert und entscheidet, ob das C/N-Verhältnis so ist, dass Impuls-Rauschstörrungen erzeugt werden oder nicht und zwar unabhängig von dem Pegel des Detektionsausgangssignals. Wenn ermittelt wird, dass ein Impulsrauschen vorliegt, dann detektiert eine Rauschreduktionsschaltung einen Impulsrauschanteil in dem Bildsignal, und ein Helligkeitssignal sowie ein Chrominanzsignal dieses Anteils oder Bereichs werden einer Interpolationsverarbeitung unterzogen, um ein Bildsignal zu erzeugen von dem die Impulsrauschkomponente entfernt ist. Dieses Verfahren ist sehr komplex und kann nicht verhindern, dass bei meheren Bildpunkten durch die Interpolation Störzonen entstehen. Die Auswertung erfolgt durch Vergleich eines Zeilensignals mit dem der Vorzeile. Ab bestimmten Differenzen werden die Interpolationen durchgeführt.
• Aus der EP 0 336 506 A1 ist ein Empfänger und Demodulator für frequenzmodulierte Signale bekannt, bei dem eine Korrektur in dem verraauschten Fernsehsignal durch eine verzögerte Bildinformationsüberlagerung vorgenommen wird. Das Einfügen von Ersatzsignalen in Form von bildinformationsunabhängigen Signalen ist nicht vorgesehen.
• Insbesondere bei Fernsehempfangsgeräten für den mobilen Empfang, die beispielsweise in Kraftfahrzeuge eingebaut sind, kommt es immer wieder zu Empfangsstörungen mit der Folge, dass der Demodulator des Gerätes während des Empfangs verrauschter Signale kurzzeitig ausrastet, mit der Folge, dass in dem dargestellten Bild weiße oder schwarze Linien über eine oder mehrere Zeilen je nach Dauer der Störung auftreten. Die Störungen werden in gleicher Weise sichtbar, wenn der Demodulator selbst ausfällt, unabhängig davon, ob ein Fernsehsignal oder ein gestörtes Fernsehsignal empfangen wird. Das FBAS-Signal nimmt in der Regel bei Rauschen oder bei fehlendem Signal eine höhere Amplitude ein als das FBAS-Signal selbst. Dies hat die störende Wiedergabe durch den hohen Weiß- oder Schwarzanteil auf dem Bildschirm zur Folge. Dieser Zustand wird auch bei stark angerauschtem FBAS-Signal, insbesondere im höherfrequenten Rauschbereich, sichtbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu verbessern, und Störzonen des Bildes derart zu retuschieren, dass diese nicht mit hohem Kontrast sichtbar werden.
• Die Erfindung löst die Aufgabe durch Anwendung des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens sowie durch Realisierung einer Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2.
• Durch die Erfindung wird erreicht, dass die Störzonen in dem Bild nicht mehr superweiß oder schwarz erscheinen, sondern in einem Grauton mit bestimmtem Grauwert. Es hat sich herausgestellt, dass derartige Störzonen wesentlich weniger auffallen und nicht als störende Fehler empfunden werden.
• Gemäß dem erfinderischen Verfahren nach Anspruch 1 wird das demodulierte Videosignal, nämlich das FBAS-Signal, zum Zwecke der Lösung der Aufgabe mittels einer Klemmschaltung auf einem Gleichspannungswert festgehalten und in einer Komparatorschaltung mit einem Referenzwert verglichen, der über dem Weißwert eingestellt ist. Ein verrauschtes Signal liefert während der Störzeit Signalspannungen, die über denen des Weißwertes liegen, so dass der Komparator in diesem Fall das Rauschen als Störung detektiert und davon abhängig einen Umschalter steuert. Über diesen Umschalter wird bei Normalbetrieb das geklemmte Videosignal an die Signalverarbeitungsschaltung durchgeschaltet. Im Störungsfall wird hingegen auf eine Ersatzspannung, die von einem Potentiometer oder einer anderen variabel einstellbaren Spannungsquelle, insbesondere einer elektronisch gesteuerten Spannungsquelle, abgegriffen wird, umgeschaltet. Der voreingestellte Signalpegel wird dann als Ersatzpegel in das Signal eingeführt, so dass die Störzone im Bild in einem Grauwert erscheint, der bei Verwendung von einstellbaren Spannungsquellen individuell einstellbar ist. Die Störzonen können einzelne Bildpunkte, Zeilenabschnitte und/oder eine oder mehrere Zeilen sein.
• Um keine Signalbeeinträchtigungen durch den Synchronimpuls auszulösen, ist in einem weiteren Verfahrensschritt vorgesehen, dass von dem geklemmten Videosignal das Synchronsignal und das Bildhelligkeitssignal mittels einer Abtrennschaltung abgetrennt werden und das Synchronsignal dem am Ausgang des Umschalters rauschabhängig zusammengesetzten Videosignal wieder zugeführt wird.
• Die Verwendung einer elektronisch gesteuerten Ersatzspannungsquelle ermöglicht auf einfache Weise eine Anpassung des Grauwertes der dargestellten Störzone an die Bildhelligkeit der normalen dargestellten Bildausschnitte, insbesondere des vorhergehenden Bildausschnitts.
• Zur Realisierung der Aufgabe sind ferner im Anspruch 5 eine Schaltungsanordnung und die benötigten Schaltungskomponenten angegeben, um die Signaländerung im Falle des Rauschens durchführen zu können.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Blockschaltbildern in den 1, 2 und 3 dargestellten Schaltungsbeispiele ergänzend erläutert.
• Das eingehende demodulierte Videosignal (FBAS-Signal) wird, wie aus dem Blockschaltbild in 1, ersichtlich, einer Klemmschaltung 1 zugeführt und im DC-Wert festgehalten. Dies ist aus der Signaldarstellung am Ausgang der Klemmschaltung 1 ersichtlich. Der Spannungswert ist mit U_K angegeben. Dadurch werden die absolute Lage des Bodens des Synchronimpulses und – über den bekannten Normwert des Gesamtsignals – auch die Lage und Amplitude des Gesamtsignals und des Norm-Weißwertes definiert. Dieses geklemmte Signal liegt zum einen an einer Komparatorschaltung 2 und zum anderen an dem Schalteingang a eines elektronischen Schalters 3 an. Die Komparatorschaltung 2 nimmt einen ständigen Vergleich des Signals mit einem Referenzwert U_Ref vor, einem Spannungswert, der mittels dargestellten Potentiometers 10 einstellbar bzw. elektronisch einstellbar ist. Die Referenzspannung ist auf einen Wert eingestellt, der über dem Norm-Weißwert liegt, so dass Rauschen oberhalb dieses Weißwertes sofort erkannt wird. Der Komparator generiert davon abhängig ein Steuersignal U_Steuer, das den elektronischen Schalter 3 aus der dargestellten Schaltstellung während der Zeit des unzulässigen Rauschens auf die Anschlussklemme b umschaltet, die mit einer Ersatzspannungsquelle 11 verbunden ist, die eine Ersatzspannung U_Ersatz liefert, die sich im Pegel zwischen dem Schwarzschulterwert und dem Weißwert einstellen lässt. Bei stark verrauschtem Eingangssignal wird das Fernsehbild normalerweise mit Schwarzweiß-Zonen wiedergegeben. Diese Zonen werden als sehr störend empfunden. Durch die Einstellung der Ersatzspannung auf einen Grauwert treten die grauen Störzonen im Bild nicht in den Vordergrund. Dies wird als wesentlich angenehmer empfunden. Am Ausgang (4) des Umschalters (3) liegt also das Originalsignal oder das Ersatzsignal an.
• Um zu verhindern, dass beim Umschalten des elektronischen Schalters 3 gemäß 1 die Synchronisation in den nachfolgenden Signalaufbereitungsschaltungen verloren geht, sofern die Störung im Bereich der Synchronimpulse liegt, ist ergänzend in der Schaltung gemäß 2 vorgesehen, dass das am Ausgang der Klemmschaltung 1 anliegende FBAS-Signal einer Abtrennschaltung 5 für die Abtrennung des Y-Signals und der Synchronsignale zugeführt wird. Durch die vorangegangene Klemmung, in der die Pegelverhältnisse festliegen, ist das Abtrennen der Einzelsignale einfach zu bewerkstelligen. Das abgetrennte Y-Signal wird auf den Umschalter 3 (Eingang a) gelegt, dessen Ausgang mit einer nachfolgenden Addierschaltung 6 verbunden ist, in der das im Falle des unzulässigen Rauschens korrigierte Y-Signal (Y_neu) wieder mit den Synchronimpulsen vereinigt wird. Auf diese Weise bleibt für den angeschlossenen Monitor stets die Synchronisation erhalten. Die Steuerung des Umschalters 3 erfolgt in gleicher Weise wie gemäß der Schaltung nach 1.
• Während die ersten beiden Schaltungen die Umschaltung auf feste Spannungsersatzpegel (U_Ersatz) vorsehen, zeigt 3 eine Schaltungsausführung mit variablen Ersatzspannungspegeln. Um dies zu erreichen, ist ein Mikroprozessor 7 vorgesehen, der einerseits das in der Abtrennschaltung 5 abgetrennte Y-Signal und andererseits den Schaltzustand des Komparators 2 und den abgetrennten Synchronimpuls auswertet. Der Ausgang des Mikroprozessors 7, der auch durch eine andere logische Schaltung ersetzt werden kann, stellt die Ersatzspannung (U_Ersatz) zur Verfügung, die in das Y-Signal durch den elektronischen Schalter während der unzulässigen Störung durch Rauschen eingebunden wird. Der Mikroprozessor 7 wertet die mittels A/D-Wandler 8 umgesetzten Y-Signale aus. Über den Inhalt einer Zeile wird eine Mittelwertbildung vollzogen. Dieser Mittelwert bleibt unberücksichtigt, wenn keine Überschreitung des Weißwertes festgestellt wird. Führt ein unzulässiges Rauschen zur Überschreitung des Weißwertes, so wird der vorangegangene, unterhalb des Weißwertes liegende Mittelwert dem D/A-Wandler 9 zugeführt, der die Ersatzspannung (U_Ersatz) unter Berücksichtigung des entsprechenden Mittelwertes an den Eingang b des Umschalters 3 abgibt. Grundsätzlich lassen sich unterschiedliche Algorithmen zur Bewertung der Zeileninformation einsetzen. Die beschriebene Mittelwertbildung stellt also nur eine Möglichkeit dar. Es kann z.B. auch auf eine Tabelle zurückgegriffen werden, deren einzelne Spannungswerte in Abhängigkeit von den Mittelwerten abgerufen werden. Es lassen sich selbst Werte innerhalb der Zeile einblenden, wenn alle Spannungswerte einer Zeile im Speicher des Mikroprozessors 7 zwischengespeichert werden. Der letzte gültige Wert vor Auslösen des Komparators 2 kann beispielsweise als U_Ersatz herangezogen werden. Für einfachere Systeme kann auch ein Vorbehandeln des Signals vor dem Prozessor, insbesondere durch Hüllkurvenbildung mittels Tiefpass, realisiert werden, so dass nur Näherungswerte der Zeile herangezogen werden und nicht der konkrete Wert einzelner Bildpunkte.

Claims (2)

1. Verfahren zur Optimierung des Bildeindrucks eines Fernsehbildes auf einem Display in einem Fernsehempfangsgerät bei Empfang von verrauschten Fernsehsignalen oder bei Signalausfällen während der Störzeit, wobei das demodulierte Videosignal (FBAS-Signal) mittels einer Klemmschaltung (1) auf einem Gleichspannungswert (U_K) festgehalten und in einer Komparatorschaltung (2) mit einem Referenzwert (U_Ref), der über dem Weißwert eingestellt ist, verglichen und einem Umschalter (3) zugeführt wird, an dessen Ausgang das geklemmte Originalvideosignal oder bei Überschreiten der Komparatorschwelle eine Ersatzspannung (U_Ersatz) während der Zeitdauer des unzulässigen Rauschens angelegt wird, die in der nachgeschalteten Videosignal-Verarbeitungsschaltung bewirkt, dass in dem Bild Bildpunkte und/oder Zeilenabschnitte und/oder Zeilen abweichend von weiß oder schwarz dargestellt werden, welcher Umschalter (3) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators (2) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass von dem geklemmten Videosignal das Synchronsignal und das Bildhelligkeitssignal (Y-Signal) in einer Abtrennschaltung (5) abgetrennt werden und dass das eingangsseitige Helligkeitssignal oder die Spannung (U_Ersatz) im Fall des Rauschens von dem Umschalter (3) einer Additionsschaltung (6) zugeführt wird, an deren zweitem Eingang die abgetrennten Synchronsignale anliegen, und dass am Ausgang der Additionsschaltung (6) das der Videosignal-Verarbeitungsschaltung zuzuführende neue Videosignal (FBAS-Signal) abgreifbar ist, wobei – der Wert der Ersatzspannung (U_Ersatz), der während der Rauschphase oder im Falle des Signalausfalls in das Videosignal eingefügt wird, elektronisch einstellbar und/oder veränderbar ist und – der Ersatzspannungswert in Abhängigkeit von den ermittelten Helligkeitswerten den den Störzonen auf dem Bild benachbarten normalen Darstellungszonen angepasst verändert wird.
2. Schaltungsanordnung zur Optimierung des Bildeindrucks eines Fernsehbildes auf dem Display in einem Fernsehempfangsgerät bei Empfang von verrauschten Fernsehsignalen oder bei Signalausfällen während der Störzeit mit einem PLL-Demodulator für die Demodulation des Videosignals, wobei – das demodulierte Videosignal an einer Klemmschaltung (1) anliegt, die das Signal auf einem Gleichspannungswert (U_K) festhält, – das geklemmte Videosignal an dem einen Eingang einer Komparatorschaltung (2) anliegt, an dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung (U_Ref) anliegt, die größer ist als die Spannung des obersten Weißwertes, – das Komparator-Ausgangssignal (U_Steuer) einen elektronischen Umschalter (3) aus einer ersten Schaltstellung (a) in eine zweite Schaltung (b) beim Überschreiten der Komparatorschwelle während der Zeitdauer des Überschreitens umschaltet, an welchem Eingang (a) des Umschalters (3) das geklemmte Videosignal anliegt und an welchem Eingang (b) eine Ersatzspannung anliegt, – der Ausgang (4) des Umschalters (3) an dem Eingang einer nachgeschalteten Videosignal-Verarbeitungsschaltung anliegt, die mit einer Display-Treiberschaltung verbunden ist und in Abhängigkeit von der Ersatzspannung bildpunkt-, zeilenabschnitts- oder zeilenweise Streifen oder Punkte im dargestellten Fernsehbild generiert, die abweichend von weiß oder schwarz im Falle des Anliegens eines Rauschsignals darstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Klemmschaltung (1) mit einer die Synchronimpulse und das Helligkeitssignal abtrennenden Abtrennschaltung (5) verbunden ist, dass die abgetrennten Synchronsignale dem einen Eingang einer Additionsschaltung (6) zugeführt sind, dass das Helligkeitssignal an dem einen Eingang (a) des Umschalters (3) anliegt, dass der Ausgang des Umschalters mit dem zweiten Eingang der Additionsschaltung (6) verbunden ist, von deren Ausgang das Videosignal (FBAS-Neu) abgreifbar ist und dass eine logische Schaltung (7) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem Bildhelligkeitssignal vor dem Rauschen den Wert der Ersatzspannung (U_Ersatz) vorgibt, wobei die logische Schaltung ein Mikroprozessor ist, der mit einem A/D-Eingangskonverter (8) und einem D/A-Ausgangskonverter (9) verbunden ist und an dessen weiteren Eingängen das Synchronsignal und das Ausgangssignal des Komparators (U_Ref) anliegen, welcher Mikroprozessor (7) nach einem gespeicherten Algorithmus oder aus abgespeicherten Tabellenwerten einen Ersatzspannungswert (U_Ersatz) anhand des Bildhelligkeitssignals vor der Störzone ermittelt und über den D/A-Konverter ausgibt.