DE1256249B - Schaltungsanordnung zur automatischen Kontrastregelung in einem Fernsehempfaenger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04n

Deutsche KL: 21 al - 33/51

Nummer: 1 256 249

Aktenzeichen: St 15637 VIII a/21 al

Anmeldetag: 30. September 1959

Auslegetag: 14. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Kontrastregelung in einem Fernsehempfänger, bei der dem Bildinhalt entsprechende Komponenten derart ausgewertet werden, daß bei großen weißen Flächen der Kontrast reduziert wird.

Im allgemeinen sind Fernsehempfänger mit einer automatischen Verstärkungsregelung zum Ausgleich von Feldstärkeunterschieden ausgestattet. Außerdem besitzen Fernsehempfänger Handregler zur Einstellung von Kontrast und Helligkeit, mit denen der Benutzer sein Gerät seinem Geschmack entsprechend einstellen kann. Ferner gibt es Fernsehempfänger, bei denen Kontrast und/oder Helligkeit entsprechend der Raumhelligkeit durch ein lichtempfindliches Bauelement (z. B. Photowiderstand) geregelt werden.

Außerdem sind Schaltungen bekannt, die die Bildwechsel- und Zeilenfrequenz aus dem Bildspektrum aussieben, um aus ihnen eine Regelspannung zu gewinnen, mit deren Hilfe der Kontrast bei Vorhandensein großer Anteile dieser Frequenzen im Bild — d. h. bei großen Weißanteilen mit den Grundkomponenten 50 Hz und 15 kHz — reduziert wird (deutsches Gebrauchsmuster 1 792 327).

Diese Schaltungen vermeiden die Notwendigkeit, den Kontrast sowohl bei extremem Szenenwechsel als auch bei unterschiedlichem Schwarzweißgehalt von Hand nachregeln zu müssen.

Diese bekannten Schaltungen haben jedoch noch den Nachteil, daß auch dann eine automatische Kontrastregelung erfolgt, wenn sie nicht erwünscht ist. So kann z. B. in bestimmten Fällen eine Regelung eintreten, obwohl das Verhältnis von schwarzen zu weißen Bildinhaltsteilen unverändert ist. Bewegt sich nämlich z. B. eine Person im weißen Kleid vor einem dunklen Hintergrund seitlich hin und her, so tritt bei den bekannten Schaltungen eine starke Regelung ein, obwohl hierbei überhaupt keine Regelung des Kontrastes erwünscht ist. Je nach Lage des Bildinhaltes zu den Zeilensynchronisierzeichen wird die 15-kHz-Komponente stärker oder schwächer ausgesiebt und die Regelung hierdurch unerwünscht beeinflußt. Ebenso treten Regelfehler auf, wenn sich eine dunkel gekleidete Person vor einem hellen Hintergrund bewegt. Hierbei kann sich sogar eine 30-kHz-Komponente bilden. Man könnte diese Erscheinungen selbstverständlich durch zusätzliche Schaltungsmaßnahmen, beispielsweise durch zusätzliche Verwendung der 30-kHz-Komponente zur Regelspannungserzeugung, beseitigen. Die Schaltung würde jedoch hierdurch aufwendiger werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Regelfehler bei Schaltungsanordnungen zur automa-Schaltungsanordnung zur automatischen
Kontrastregelung in einem Fernsehempfänger

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Friedrich Wolff, Pforzheim

Beanspruchte Priorität:

Deutsche Industrie-Messe Hannover 1959
(Technische Messe — Mustermesse)
Hannover, Eröffnungstag 26. April 1959

tischen Kontrastregelung in einem Fernsehempfänger, bei der dem Bildinhalt entsprechende Komponenten derart ausgewertet werden, daß bei großen weißen Flächen der Kontrast reduziert wird, mit einfachen Mitteln zu beseitigen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bildsignal über einen Kondensator einer Gleichrichterstrecke (in Schwarzsteuerschaltung) zugeführt wird, wobei in einem nachfolgenden Integrationsglied die Weißanteile (Anzahl bzw. Größe der Weißflächen) über den Rasterwechsel gemittelt werden und eine Regelspannung liefern, die eine Kontrastreduzierung bei großen Weißanteilen in einer nachfolgenden, im Videokanal liegenden Regelstufe bewirkt.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann die bildinhaltsabhängige Kontrastregelung mit einer raumhelligkeitsabhängigen Kontrast- und Helligkeitsregelung gekoppelt sein, wobei die aus dem raumlichtabhängigen Steuerkreis gewonnenen Regelspannungen für Kontrast und Helligkeit als Bezugsspannungen für die Gleichrichterstrecke im Gitterkreis der Regelstufe bzw. für die Schwarzsteuerdiode im Gitterkreis der Videoendstufe dienen.

Es ist zwar bekannt, zur Kontrastregelung von Fernsehempfängern die Regelspannung aus der niederfrequenten Modulationsspannung in Abhängigkeit von der Gesamtamplitude dieser Spannung zu gewinnen und die Regelspannung einer der Endstufen vorausgehenden, zur Verstärkung der Modulationsspannung dienenden Röhren zuzuführen (deutsche Patentschrift 942 097). Hierbei ist die

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Schaltung jedoch derart, daß durch die Regelung der Kontrastumfang konstant gehalten wird. Es erfolgt daher keine Reduzierung des Kontrastes entsprechend den großen weißen Flächen.

Auch bei anderen bekannten Schaltungen, bei denen der hellste Punkt des Bildinhalts zur Kontrastregelung herangezogen wird (britische Patentschrift 759 565), handelt es sich darum, die Signalamplitude bzw. den Pegel für den hellsten Bildpunkt konstant zu halten. Zwar sind auch bei diesen bekannten Schaltungen Widerstands-Kondensator-Kombinationen vorgesehen; jedoch dient die Spannung am Kondensator in Verbindung mit einer Röhrenanordnung dazu, daß der weißeste Punkt im Bild eine Röhre zum Zweck der Durchlässigkeit der Zeilenimpulse steuert und an dem genannten Widerstand eine negative Spannung erzeugt, während der Kondensator zur Aussiebung der Zeilenimpulse und Glättung der Regelspannung dient. Nach der Erfindung dagegen erfolgt hinter der i?C-Kopplung eine Gleichrichtung der Bildsignale in der Weise, daß mit Hilfe einer Schwarzsteuerschaltung eine Regelspannung gewonnen wird, die nicht nur vom Spitzenweißwert abhängt, sondern der Schwarzweißverteilung, gemittelt über das Bild, proportional ist, so daß bei großen Weißflächen das Signal reduziert wird.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 bis 4 sind Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung;

Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommenen Anordnung.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen, wie unter bestimmten Verhältnissen auch bei solchen Schaltungen Schwierigkeiten auftreten, die die Bildwechsel- und Zeilenfrequenz aus dem Bildspektrum aussieben, um aus diesen eine Regelspannung zur Kontrastregelung zu gewinnen, mit deren Hilfe der Kontrast bei Vorhandensein großer Anteile der Grundkomponenten im Bild (z. B. großen Weißanteilen mit den Grundkomponenten 50 Hz und 15 kHz) reduziert wird.

Es sei angenommen, daß sich eine Person im weißen Kleid vor einem dunklen Hintergrund seitlich hin- und herbewegt. Bei der erwähnten bekannten Anordnung tritt hierbei eine starke Regelung ein, obwohl das Verhältnis von schwarzen zu weißen Bildinhaltsteilen unverändert bleibt und demzufolge auch keine Regelung des Kontrastes erwünscht ist. Die Ursache dieser falschen Regelung liegt im Vorhandensein der Zeilensynchronisierzeichen und Zeilenaustastlücke in einer 15-kHz-Folge.

F i g. 1 und 2 zeigen die Erzeugung der Regelspannung für die Kontrastregelung für den angenommenen Fall, also weißer Bildinhalt vor einem dunklen Hintergrund. F i g. 1 gilt für den Fall, daß die weißgekleidete Person sich etwa in der Mitte des Bildes befindet. Die Linie 1 gibt den Weißpegel, Linie 2 den Schwarzpegel des Videosignals und Linie 3 den Synchronpegel an. Befindet sich die weißgekleidete Person etwa in der Mitte des Bildes, so entspricht das Videosignal gemäß dem Weißanteil und der mittleren Lage des Bildinhaltes zu den Zeilensynchronisierzeichen 5 bzw. der Austastlücke etwa der Darstellung nach Fig. 1. Die Grundkomponente bzw. 15-kHz-Komponente verläuft dann etwa wie durch den Kurvenzug 6 dargestellt. Diese wird daher stärker ausgesiebt, so daß eine starke Regelung auftritt.

Bewegt sich die Person auf eine der Bildseiten zu, so ist die Lage des weißen Bildanteiles nicht mehr in der Mitte und synchron zu den Zeilensynchronisierzeichen, sondern ist nach links oder rechts verschoben, beispielsweise wie in F i g. 2 dargestellt. Dementsprechend hat auch die 15-kHz-Komponente eine andere Amplitude und wird naturgemäß entsprechend schwächer ausgesiebt und gibt eine schwache Regelung, obwohl das Verhältnis von schwarzen zu weißen Bildteilen unverändert geblieben ist.

Noch stärkere Regelfehler treten auf, wenn sich

z. B. eine schwarzgekleidete Person vor einem weißen Hintergrund bewegt. Steht diese Person in der Mitte des Bildes (vgl. schwarzen Bildanteil 4' in Fig. 3), so wird gar keine 15-kHz-Komponente gebildet, sondern 30 kHz (Kurvenweg 6), wodurch der Kontrast aufgeregelt wird. Bewegt sich diese Person dann auf eine Bildseite zu (F i g. 4), so entsteht eine Regelung. Es wäre dann ratsam, z. B. auch noch die 30-kHz-Komponente des Bildinhaltes zusätzlich zur Regelspannungserzeugung herauszuziehen, wodurch die Schaltung jedoch aufwendiger würde.

Es wird daher erfindungsgemäß eine Schaltung vorgeschlagen, die keine auf bestimmte Frequenzen abgestimmten Glieder benutzt, dadurch viel einfacher und billiger im Aufbau wird und keinen Abgleich der frequenzbestimmenden Glieder erfordert und die Regelfehler nicht aufweist.

Hierzu wird das Videosignal über einen Kondensator einer Gleichrichterstrecke zugeführt, wobei in einem nachfolgenden Integrationsglied die Weißanteile (Anzahl bzw. Größe der Weißflächen) über den Rasterwechsel gemittelt werden und eine Regelspannung liefern, die eine Kontrastreduzierung bei großen Weißanteilen in einer nachfolgenden, im Videokanal liegenden Regelstufe bewirkt.

Ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 5 dargestellt. In dieser Schaltung ist die bildinhaltabhängige Kontrastregelung außerdem noch mit einer raumhelligkeitsabhängigen Kontrast- und Helligkeitsregelung kombiniert.

In dieser Ausführung wird zur Regelung des Kontrastes durch den Bildinhalt an der Anode A der ersten Videostufe Ro₁ ein durch die Kontrasthandregelung k unbeeinflußtes, dem Gitter g vom Videodetektor her zugeführtes Videosignal abgenommen und über einen Spannungsteiler R₈, R₉ und Kondensator C₄ einem Gleichrichter D₁ zugeführt. Hier wird eine dem Weißanteil des Bildinhaltes entsprechende Regelspannung erzeugt, die über das Siebglied R₁₀, C₃ als über den Rasterwechsel gemittelter

Gleichstromanteil dem Gitter g_R der Regelröhre Ro₂ zugeführt wird. Diese Art der Regelung bewirkt, daß bei großflächigen Weißanteilen im Bild der Kontrast in gewünschter Weise reduziert wird. Durch ein weißes Bild wird z. B. mit Hilfe des Gleichrichters eine Regelspannung von z. B. etwa 9 V erzeugt und durch ein schwarzes Bild eine von z. B. etwa 3 V, wodurch in dieser Schaltung eine Verstärkungsänderung um den Faktor 2,5 bewirkt wird. Diese Art der Gewinnung der Regelspannung hat außerdem den weiteren Vorteil, daß Modulationsgrad^ Schwankungen des Senders — die z. B. durch Teile der Abendschau, die unter ungünstigen Lichtverhältnissen aufgenommen werden mußten, bedingt

sind — weitgehend ausgeglichen werden, wobei allerdings die Bedingung erfüllt werden muß, daß der Schwarzwert des Bildinhaltes etwa der Norm entspricht und nicht schon im mittleren Grau liegt.

In dem Schaltungsbeispiel ist die vom Bildinhalt abhängige Regelspannung auf die von der Raumhelligkeit erzeugte Regelspannung aufgestockt. Letztere wird aus einer negativen Hilfsspannung durch den Spannungsteiler i?₄ und den Photowiderstand F₀ gewonnen und über den weiteren Spannungsteiler R₅, R₆ dem Gitter g_Ä der Regelröhre Ro₂ über die Gleichrichterstrecke U₁ zur Kontrastvariation und außerdem über den Spannungsteiler R₁, R₃ dem Fußpunktwiderstand der Schwarzsteuerdiode D₂ zur Helligkeitskorrektur zugeführt. Das Videosignal wird hinter dem Kontrastregler k über einen kapazitiven und ohmschen Spannungsteiler R₁, R₂, C₁, C₂ auf z. B. ¹Z₂₀ reduziert und dem Gitter g_R der Regelröhre Ro₂ zugeführt. Durch die Spannungsteilung wird erreicht, daß die Krümmung der Röhrenkennlinie ohne Einfluß auf die Gradation des Signals bleibt. Über einen Trennkondensator C_Tr gelangt das Signal an das Gitter g_t: der Videoendstufe Rö._v An ihrem Gitter liegt die übliche Schwarzsteuerdiode D₂. Die Anode A_E der Endstufe Ro₃ ist mit der Kathode K der Bildröhre B galvanisch verbunden. Die durch die Verstärkungsänderung bedingte Veränderung des Schwarzwertes an der Schwarzsteuerdiode wird durch einen Spannungsteiler R_K vom Schirmgitter g₃ der Regelröhre Ro₂ auf den Fußpunktwiderstand der Schwarzsteuerdiode D₂ kompensiert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Kontrastregelung in einem Fernsehempfänger, bei der dem Bildinhalt entsprechende Komponenten derart ausgewertet werden, daß bei großen weißen Flächen der Kontrast reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildsignal über einen Kondensator (C₄) einer Gleichrichterstrecke (D₁) (in Schwarzsteuerschaltung) zugeführt wird, wobei in einem nachfolgenden Integrationsglied (R₁₀, C₃) die Weißanteile (Anzahl bzw. Größe der Weißflächen) über den Rasterwechsel gemittelt werden und eine Regelspannung liefern, die eine Kontrastreduzierung bei großen Weißanteilen in einer nachfolgenden, im Videokanal liegenden Regelstufe (Ro₂) bewirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelröhre (Ro₂) die Vorstufe zur Videoendstufe (Ro₃) bildet.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bildinhaltsabhängige Kontrastregelung mit einer raumhelligkeitsabhängigen Kontrast- und Helligkeitsregelung gekoppelt ist, wobei die aus dem raumlichtabhängigen Steuerkreis (F₀, R₃ bis R₇) gewonnenen Regelspannungen für Kontrast und Helligkeit als Bezugsspannungen für die Gleichrichterstrecke (D₁) im Gitterkreis der Regelstufe (Ro₉) bzw. für die Schwarzsteuerdiode (D₀) im Gitterkreis der Videoendstufe (Ro₃) dienen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 942 097;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 792 327;
britische Patentschrift Nr. 759 565.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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