DE1174358B - Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines Farbfernsehsignals - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 η

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 21 al-34/31

E15417 VIUa/21 al
26. Februar 1958
23. JuK 1964

Es sind Farbfernsehempfänger mit einer Kathodenstrahlröhre vorgeschlagen worden, auf deren Leuchtschirm eine Anzahl paralleler Leuchtstoffstreifen senkrecht zur Zeilenabtastrichtung angeordnet sind. Bei diesem Farbfernsehempfänger sind Mittel zur Erzeugung von Farbänderungen des wiedergegebenen Bildes durch Modulation der Abtastgeschwindigkeit des Elektronenstrahls vorgesehen. Dabei wird vorzugsweise der Ablenkwellenform eine Sägezahnkomponente relativ hoher Frequenz überlagert, die derjenigen Frequenz entspricht, mit der dei Kathodenstrahl die Leuchtstoffgruppen überstreicht. Diese Sägezahnkomponente ist entsprechend der Farbtönung des wiederzugebenden Bildes in der Phase und entsprechend der jeweiligen Sättigung in der Amplitude moduliert. Zur Wiedergabe der jeweiligen Helligkeitsinfonnation wird der Kathodenstrahl in seiner Intensität moduliert. Bei solchen Farbfernsehempfängern ist zur Steuerung der Intensität des Kathodenstrahls ein sogenanntes Gleichenergie-Helligkeitssignal erwünscht. Ein solches Signal kann z. B. durch die Gleichung

= (0,33 R + 0,33 G + 0,33 B)

Schaltungsanordnung zur Umwandlung
eines Farbfernsehsignals

Anmelder:

Electric & Musical Industries Ltd.,

Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Eric John Gargini, West Drayton, Middlesex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 27. Februar 1957
vom 20. Februar 1958

dargestellt sein. Andererseits ist es vorgeschlagen worden, zur besseren Bildwiedergabe von Schwarzweißbildern ein Helligkeitssignal zu verwenden, das im Farbkanal eine konstante Helligkeit bewirkt. Ein solches Signal wird durch die Gleichung

Ey = (0,30i? + 0,59 G + 0,1 IB) ~r

dargestellt. Es ist nun ohne weiteres möglich, in einem Farbfernsehempfänger durch Matrixeinheiten eine entsprechende Umwandlung der genannten Signale vorzunehmen. Derartige Einrichtungen sind jedoch relativ teuer und umständlich, insbesondere mit Rücksicht auf die oft erforderliche Gammakorrektion der Signale. Die Erfindung zeigt, wie diese Schwierigkeiten überwunden werden können.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines Farbfernsehsignals, das ein Helligkeitssignal und ein Farbsignal in Form eines nach Phase und Amplitude modulierten Unterträgers enthält, mit einem Verstärker für das Helligkeitssignal, dessen momentaner Verstärkungsgrad durch eine Steuerspannung verändert wird, die mittels einer örtlich erzeugten Bezugsschwingung fester Phase und Amplitude gewonnen wird, deren Frequenz gleich der Mittenfrequenz des Farbsignals ist.

Erfindungsgemäß wird zur Umwandlung des aus mehreren Farbkomponenten mit bestimmter Gewichtsverteilung zusammengesetzten Helligkeitssignals in ein anderes Helligkeitssignal mit einer quasi anderen Gewichtsverteilung der gleichen Farbkomponenten der momentane Verstärkungsgrad des Verstärkers durch eine Steuerspannung verändert, die du^ch Addition des Farbsignals und der Bezugsschwingung gewonnen wird.

Es ist zwar eine Schaltung bekannt, bei der durch einen Verstärker ein Helligkeitssignal mit mehreren Farbkomponenten beeinflußt wird, doch geschieht dies dort zyklisch mit der Hilfsträgerfrequenz zur Änderung der Konstanz der Proportionalität der Signale Εγ und Ey. Die dem Helligkeitsverstärker zugeführte Regelspannung besteht dort allein aus einer örtlich erzeugten Hilfsträgerfrequenz.

In F i g. 1 ist ein Teil eines Farbfernsehempfängers dargestellt, der für den Empfang einer mit Farbfernsehsignalen modulierten Rundfunkträgerwelle dienen soll. Die Farbfernsehsignale sollen durch die Gleichung

Ε*=Ετ +

409 637/174

Ε, = (0,59 Eo +	0,30Er	+	4- 0,1 IEb)	±	2 π 3
£c (Verhältnis) =	—■■ COS ro t 4- Ee	4- £ß = 3	Eb I — cos I mt	±	Απ 3
		cos I ω ?
und Ee	Er	= EG

gegeben sein, wobei lierte Hilfsträgerwelle herauszieht, während das Fil

ter 6 zur Ableitung des Signals E'_Y dient. Das Signal £c(Verhältnis) kann als Vektor betrachtet werden, dessen Größe durch die Amplitude der Hilfsträger-5 welle gegeben ist und dessen Richtung der Phase der Hilfsträgerwelle entspricht. Auf Grund dieser Betrachtung entsprechen die Vektoren 7, 8 und 9 in F i g. 2 dem Signal £c (Verhältnis) entsprechend einem gesättigten Blau, einem gesättigten Grün und einem ίο gesättigten Rot. Ähnlich stellen die Vektoren 10, 11 und 12 das Signal £c(Verhältnis) entsprechend maximal gesättigtem Zyan, Gelb und Magenta dar. Somit kann das Signal E_c (Verhältnis) als ein Verhältnissignal betrachtet werden, dessen Phasenwinkel bezüglich

ist. Das Signal Ec(Verhältnis) stellt eine modulierte 15 geeigneter Bezugswerte die Farbtönung aufeinander-

~ .. ι, j c ^ω j ji-i-^j folgender Bildelemente angibt, deren Helligkeit durch

Tragerwelle der Frequenz -= - dar und entspricht der . , i_ . „_r » V-■ ι. λ ϊ, ,. , ^{e H} 2π ^H den entsprechenden Wert von E_r gegeben ist. Ahnlich

üblichen Hilfsträgerwelle für die Übertragung der entspricht seine Amplitude der Sättigung derjeweiligen Farbinformation, die selbst als Modulation der Haupt- Farbe. Diese Amplitude hat den Wert Null für Weiß.

„ .., . . , _. „ ω . 2o Das Rechteck 13 in F i g. 1 stellt die Quelle einer

trägerwelle übertragen wird. Die Frequenz „ kann ct.- j λ nu . _A 1·, j 1

^{& & M} π 2 Schwingung dar, deren Phase und Amplitude als

je nach Wunsch innerhalb des Bereichs der Frequenzen Bezugswert ausgenutzt werden. Die Phase ist bevon Ey oder außerhalb dieses Bereichs liegen. stimmt beispielsweise durch die als Color Burst bein den vorstehend genannten Gleichungen haben zeichnete Bezugsschwingung, die üblicherweise mit die Komponenten Er, Eg und Eb die übliche Bedeu- 25 den Farbfernsehsignalen übertragen wird. Ähnlich tung. Die im folgenden beschriebene Umwandlungs- kann die Amplitude dieser Schwingung durch die einrichtung formt die Signale E_Y in ein Signal E'_E um, maximale Amplitude des Signals Ec(Verhältnis) bewobei für ein weißes Bildelement E_Y = E_E ist. Bei stimmt sein, die auftritt, wenn eine gesättigte primäre der Verstärkung des Signals E_Y in der Umwand- Farbe dargestellt wird. Diese als Esc bezeichnete lungseinrichtung kann die Verstärkung des Verstärkers 30 Schwingung ist durch den Vektor 14 in F i g. 2 darverwendet werden, um einen Einheitswert für Weiß gestellt und wird dem Signal £c(Verhältnis) in einer darzustellen. Bei der Ausnutzung dieser Verstärkung Additionsschaltung 15 zugeführt, welche irgendeinen als Bezugswert kann gezeigt werden, daß die Ver- geeigneten Aufbau haben kann. Wie in F i g. 2 angestärkung des Verstärkers sich gemäß folgender Auf- deutet, sind die Phase und Amplitude der Schwingung stellung ändern kann, wenn das £r-Signal einem 35 Esc so gewählt, daß der entsprechende Vektor doppelt Farbelement entspricht: so groß ist wie die Vektoren 7, 8 und 9 und mit dem Vektor 7 einen Winkel von 30° einschließt. Die Ausgangsspannung der Kombinationsschaltung ist die Resultierende 16 (die im allgemeinen als /m bezeich-40 net wird) der Vektoren £c(Verhältnis) und Esc, wobei gezeigt werden kann, daß die Amplitude von fu bei

Farbe

Weiß ...
Zyan ...
Grün ...
Gelb ...
Rot ....
Magenta
Blau ...

Erforderliche Verstärkung

0,98

0,62

0,87

1,05

1,27

1,73

den verschiedenen Werten von Ec(Verhältnis) folgende Werte annimmt:

Farbe

Bei der Auswertung dieser Verstärk ungswerte ist

Weiß
Zyan
Grün

Rot
Magenta
Blau ...

Amplitude von f_u

1,03

0,62

0,78

1,10

1,21

1,45

der Exponent — der Signale E_Y und E'_E in Betracht ° Gelb

gezogen. Für Farben, die zwischen den angegebenen Werten liegen, sind entsprechende Verstärkungswerte erforderlich.

Die durch eine Antenne 1 empfangene Trägerwelle wird einer Hochfrequenzverstärker- und Mischstufe 2 und von dieser als Zwischenfrequenz einem Zwischenfrequenzverstärker 3 zugeführt, an dessen Ausgang der übliche Bildgleichrichter 4 angeschlossen ist. Die

Tonsignale können in üblicher Weise vom Zwischen- 60 führt. Das Signal der einen Polarität im Ausgang des frequenzverstärker abgeleitet werden. Das an den Verstärkers 18 wird dem Bremsgitter einer Pentode 19

zugeführt, während das Signal der entgegengesetzten Polarität im Ausgang des Verstärkers 18 dem Bremsgitter einer weiteren Pentode 20 zugeführt wird. Die Röhren 19 und 20 haben einen gemeinsamen Anoden-Belastungswiderstand 21. Das Signal E_Y wird der Kathode der Röhre 19 zugeführt, deren Steuergitter mit einer geeigneten Vorspannungsquelle verbunden

Die Spannung fu wird durch einen Gleichrichter 17 gleichgerichtet. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 17, die ein einseitig gerichtetes Signal | /m | ist, dessen Größe der Amplitude der Schwingung fu entspricht, wird einem Phasenteilungsverstärker 18 zuge-

Ausgangsklemmen des Bildgleichrichters 4 entnommene Signal

wird Filtern 5 und 6 zugeführt, wobei das Hochpaßfilter 5 die mit dem Farbsignal E_c (Verhältnis) modu-

ist. In der Röhre 19 wird das Signal [ fm \ mit dem Signal

multipliziert. Vergleicht man die Amplitude von /m mit den zur Umwandlung des Signals E_Y in ein Signal E'_E erforderlichen Verstärkungswerten, so kann gezeigt werden, daß bei linearer Multiplikation der in den Umwandlungsprozeß eingeführte Fehler durch die Kurve 22 in F i g. 3 dargestellt werden kann. Die Röhre 19 hat jedoch bezüglich einer ihrer Steuerelektroden eine nichtlineare Verstärkungscharakteristik ähnlich der in F i g. 3 durch die Kurve 22 dargestellten Form. Röhren mit einer solchen nichtlinearen Verstärkungscharakteristik sind im Handel erhältlich. Durch geeignete Wahl dieser Röhren ist es tatsächlich möglich, den Fehler im Umwandlungsprozeß auf kleine Werte, z. B. innerhalb ± 2 %> zu verringern. Die Röhre 20 wird in üblicher Weise ausgenutzt, um das Signal \/m\, welches sonst am Widerstand 21 auftreten würde, auszulöschen. Das am Widerstand 21 auftretende Ausgangssignal stellt daher das erwünschte Helligkeitssignal E_E in relativ dichter Annäherung dar. In Verbindung mit dem Signal 2?e (Verhältnis) kann es zur Wiedergabe von Farbfernsehsignalen in einem Empfänger der eingangs beschriebenen Art ausgenutzt werden.

Die in F i g. 4 dargestellte Schaltung dient zur Umwandlung eines Farbfernsehsignals gemäß der NTSC-Norm in ein Signal der hier erwünschten Type. Ein solches Signal wird durch die Überlagerung zweier um 90° gegeneinander verschobener Phasen auf einer

Trägerwelle der Frequenz -— erzielt, wobei die beiden Phasen jeweils mit Farbdifferenzsignalen

und E,

moduliert sind. In diesem Falle ist

Ji)

Ey = 0,59 E* + 0,3Oi?! + 0,11£.

Es ist bekannt, daß ein solches Farbsignal im wesentlichen, jedoch nicht exakt einem Farbsignal der Form

E_R cos ω t

cos ωί ±

E₀ cos Ι ω t ±

2π
3

Απ

äquivalent ist. Schaltungselemente in den F i g. 1 bis 4, die einander ensprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hierbei sei betonnt, daß zwar die Ausgangsspannung des Filters 6 wie in F i g. 1 Ey ist, daß jedoch die Ausgangsspannung des Filters 5 ein Farbsignal der Form E'_c bildet. Dieses Signal wird einer Divisionsschaltung 23 zugeführt, in der es durch die Ausgangssignale E_E der Umwandlungsschaltung zur Erzielung eines Verhältnissignals dividiert wird. Hierbei ist jedoch das Signal E_E durch das Filter 24 vor seiner Zuführung zu der Schaltung 23 in seiner Bandbreite verringert, so daß es der Bandbreite des Signals E_c entspricht. Das durch die Schaltung 23 erzielte Verhäitnissignal ist gegenüber dem Signal E'_c der F i g. 1 gammakorrigiert und wird zur Beseitigung der Gammakorrektur einer Gammaschaltung 25 mit einer Exponentialkennlinie zugeführt, so daß die Ausgangsspannung der Schaltung 25 ein Verhältnissignal bildet, das im wesentlichen dem Signal E_c (Verhältnis) in F i g. 1 entspricht. Dieses Signal wird der Kombinationsschaltung 15 zugeführt,

ίο in der es mit der Bezugsschwingung Esc überlagert wird. Die Ausgangsspannung der Kombinationsschaltung 15 wird nach Passieren eines Gleichrichters 17 und des Phasenteilerverstärker 18 als Signal zur Steuerung der Verstärkung eines Verstärkers 26 ausgenutzt, welches dem die Röhre 19 und 20 in F i g. 1 enthaltenden Verstärker 26 entspricht. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 26 ist daher das gewünschte Helligkeitssignal E'_E und somit das Signal, welches über das Filter 24 der Teilerschaltung 23 zur Bildung des Verhältnissignals zugeführt wird.

Für den Fall, daß wie in F i g. 4 ein Bandbegrenzungsfilter verwendet wird, ergibt sich eine unvermeidliche Verzögerung im Rückkopplungsweg. Infolgedessen muß eine entsprechende Verzögerung auf das Farbsignal E'_c vor der Teilerschaltung ausgeübt werden. Ebenso muß das Signal E'_c um den gleichen Betrag wie das Farbsignal verzögert werden.

Die in F i g. 4 dargestellte Schaltung kann auch dann benutzt werden, wenn das empfangene Helligkeitssignal die Form

hat und in diesem Falle aus Farbkomponenten zusammengesetzt ist, die vor der Kombination für sich gammakorrigiert wurden. In einem solchen Falle ist die Umwandlung weniger genau als in den anderen diskutierten Fällen, obwohl der Verlust an Genauigkeit hauptsächlich in der Nähe gesättigter Farben auftritt und sehr klein für Weiß oder in der Nähe von Weiß liegenden Werten ist. Diese Ungenauigkeit kann jedoch durch Änderungen der Bezugsschwingung Esc oder durch Beeinflussung des Gesetzes für die Gammaschaltung 25 verringert werden.

Bei allen erfindungsgemäßen Schaltungen kann jede Ungenauigkeit, die im allgemeinen relativ klein sein wird, durch Ableitung der Verstärkungsregelungssignale in zwei Stufen verringert werden. Beispiels- weise können die Signale zur Verstärkungsregelung von dem Gleichrichter 17 ind F i g. 1 abgeleitet werden und zur Verstärkung eines Verstärkers ausgenutzt werden, der zur Übertragung der Signale Ec dient. In diesem Falle kann das beeinflußte Signal Ec mit einer anderen Steuerschwingung überlagert werden, um die Signale \/m\ zur Verstärkungsregelung des Signals Ey zu erzeugen. In dieser Abwandlung der Erfindung können die in beiden Stufen ausgenutzten Steuerschwingungen sowohl in der Amplitude als auch in der Phase von der Schwingung /m abweichen.

Die Steuerschwingung kann aber auch bei einer

einzigen Stufe in Amplitude und Phase von der Schwingung /m in F i g. 1 abweichen. Hierfür können andere Phasen- und Amplitudenwerte zur Verringerung verschiedener Farbfehler ausgewählt werden, meist natürlich auf Kosten von Fehlern bei anderen Farben. Andere Gesichtspunkte, wie z. B. die Wahl der verwendeten Leuchtstoffcharakteristiken, können eben-

falls die Bemessung der Steuerschwingung E_Sc verändern. Auch ist es nicht erforderlich, dem Verstärker veränderbarer Verstärkung den Aufbau gemäß F i g. 1 zu geben. Zum Beispiel kann der gesteuerte Verstärker ein Zwischenfrequenzverstärker sein, wobei dann die Röhre 20 unnötig wird. Auf der anderen Seite kann das Signal /m ohne Gleichrichtung als Signal zur Verstärkungsregelung ausgenutzt werden, um den Verstärker intermittierend leitfähig zu schalten, wobei die Tastfrequenzkomponente durch ein geeignetes Filter beseitigt wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines Farbfernsehsignals, das ein Helligkeitssignal und ein Farbsignal in Form eines nach Phase und Amplitude modulierten Unterträgers enthält, mit einem Verstärker für das Helligkeitssignal, dessen momentaner Verstärkungsgrad durch eine Steuerspannung verändert wird, die mittels einer örtlich erzeugten Bezugsschwingung fester Phase und Amplitude gewonnen wird, deren Frequenz gleich der Mittenfrequenz des Farbsignals ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung des aus mehreren Farbkomponenten mit bestimmter Gewichtsverteilung zusammengesetzten Helligkeitssignals in ein anderes Helligkeitssignal mit einer quasi anderen Gewichtsverteilung der gleichen Farbkomponenten der momentane Verstärkungsgrad des Verstärkers durch eine Steuerspannung verändert wird, die durch Addition des Farbsignals und der Bezugsschwindung gewonnen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Addition gewonnene Steuerspannung vor Ausnutzung zur Verstärkungsregelung gleichgerichtet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker, dem das Helligkeitssignal und/oder die Steuerspannung zugeführt werden, eine derart nichtlineare Verstärkungscharakteristik hat, daß Fehler in der Signalumwandlung vermieden oder verringert werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ableitung des Farbsignals Mittel zur Division eines empfangenen Farbsignals durch ein von den Ausgangsklemmen der Umwandlungsschaltung abgeleitetes Signal vorgesehen sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von in den der Umwandlungsschaltung zugeführten Signalen enthaltenen Gammakorrekturen an die Divisionsschaltung (23) eine Schaltung (25) mit einer Exponentialkennlinie angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Überlagerung des Farbsignals mit der Bezugsschwingung gewonnene Steuersignal zur Steuerung eines Verstärkers ausgenutzt wird, über den das Farbsignal der Überlagerungsstufe zugeführt wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des von der Umwandlungsschaltung abgeleiteten Signals auf die Bandbreite des Farbsignals begrenzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 951 153;
Proceedings of the IRE, Januar 1954, S. 301.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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