DE1762353B2 - Gammakorrekturschaltung mit variablem gamma fuer ein fernseh-videoeingangssignal - Google Patents
Gammakorrekturschaltung mit variablem gamma fuer ein fernseh-videoeingangssignalInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gammakorrekturschaltung mit variablem Gamma für ein Fernseh-Videoeingangssignal,
mit einem Transistor, dessen Emitter-Basis-Strecke derart gesteuert wird, daß eine als nichtlineares
Signal bezeichnete Spannung entsprechend einem Eingangssignal, versehen mit einem Gamma, erzeugt
wird und mit Schaltungen zur Zusammenführung des nichtlinearen Signals mit einer als lineares Signal
bezeichneten Spannung, die das Eingangssignal unverzerrt reproduziert.
Wenn man ein Fernsehsystem mit einem Sender und einem Empfänger, ein zu übertragendes Objekt und das
Bild dieses Objektes in dem Empfänger voraussetzt, kann man eine Kurve zeichnen, die die Luminanz der
Bildpunkte in Abhängigkeit von der Luminanz der entsprechenden Objektpunkte darstellt und allgemein
den Einfluß des Sender-Empfänger-Systems auf die Luminanz des übertragenen Bildes kennzeichnet.
Das Gesamt-Gamma der Sender-Empfängeranordnung
oder γ kann durch diese Kurve definiert werden. Wenn On die Luminanz eines Punktes des zu
übertragenden Objektes und /„ die Luminanz des entsprechenden Punktes des empfangenen Bildes
darstellt, ist der Wert von Gamma folgendermaßen gegeben:
T ~
log I2 - log I1
log O2 - log 0,
log O2 - log 0,
Anders ausgedrückt: Wenn die Kurve »Luminanz des Bildes in Abhängigkeit von der Luminanz des Objektes«
in logarithmischen Koordinaten dargestellt ist, ist das Gesamt-Gamma die Steigung der Tangente an diese
Kurve in jedem Punkt.
Die Kurve /„ = / COn) hat annähernd die Form
/„= K (On) oder
log = In = γ · log On + log K.
Dabei ist K ein Proportionalitätskoeffizient, der von dem Luminanzverstärkungsgrad der Sender-Empfänger-Anordnung
abhängt. Das Gesamt-Gamma kann daher durch die Steigung der Geraden definiert werden,
die log /„in Abhängigkeit von log On darstellt.
Ferner definiert man in üblicher Form ein Gamma bei der Analyse γ α und ein Gamma bei der Synthese ys, die
sich mit dem Gamma der entsprechenden Bildaufnahme· und Wiedergaberöhren vermischen und deren Wert
von der Linearität der Kennlinie dieser Röhren abhängt, s
Für die Bildaufnahmeröhren ist yA maximal gleich 1 und
kann geringere Werte annehmen. Demgegenüber ist für die Bildwiedergaberöhren ys stets größer als 1 au>
Gründen der Verbesserung des Rauschabstandes beim Empfang. Im allgemeinen ist der Wert von ys mindestens ι ο
gleich 2. Der in gewissen Bildwiedergaberöhren erreichte Maximalwert ist 2,5.
So kann sich das Gesamt-Gamma, das bei Abwesenheit einer Korrektur gleich dem Produkt γΑ ■ ys ist,
entsprechend den Geräten von 1 bis 2,5 ändern. Für eine ι s gute Wiedergabe, die die Kontraste einhält und keine
Farbverschiebungen mit sich bringt, muß das Gesamt-Gamma jedoch gleich 1 sein. Es muß dnher eine
Gammakorrektur eingeführt werden, so daß gilt:
Y = Ya Yc- Ys = 1.
Dafür führt man in den Fernsehkanal einen Verstärker ein, dessen Übertragungsfsfunktion dazu
führt, daß:
Vs = (Ve)K wobei y -■
Vs = Ausgangsspannung = y
Ve = Eingangsspannung = χ
yc = Gammader Korrekturschaltung.
Das Gamma der Korrekturschaltung muß sich zwischen 1 und
Va
= 0,4
ändern können.
Es gibt bereits verschiedene Gammakorrekturschaltungen, die es ermöglichen, Kurven y = f(x) zu erhalten,
die sich der idealen Kurve y = x? nähern.
Neben Korrekturschaltungen, die die Korrekturkurve x = f(x) aus geraden Streckenabschnitten zusammensetzen
(FR-PS 13 92 117) ist auch eine Korrekturschaltung mit variablem Gamma entsprechend der einleitend
angegebenen Gattung bekannt (GB-PS 10 09 589). Mit der bekannten Schaltung läßt sich die Gammakorrektur
nur schlecht auf den gewünschten Wert einstellen, da hierzu das lineare Signal und das nichtlineare Signal mit
variablem Gamma in jeweils festen Verhältnissen kombiniert werden und eine Änderung des Gatr.makorrekturwertes
des nichtlinearen Signals zugleich auch dessen Maximalwert beeinflußt, ohne daß (wie an sich
erforderlich) auch der Maximalwert des linearen Signals in entsprechender Weise beeinflußt würde. Des
weiteren ist die bekannte Schaltung wenig temperaturstabil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gammakorrekturschaltung der einleitend angegebenen
Gattung dahingehend weiterzubilden, daß sich der gewünschte Gammakorrekturwert in einfacher Weise
genau einstellen läßt und weitgehend temperaturstabil ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Verstärkerstufe hoher Innenimpedanz vorgesehen
ist, an deren Eingang das Videoeingangssignal ^ anliegt und deren Ausgang den Emitter des Transistors
stromsteuert, dessen Basis an Masse liegt, an dessen Emitter das nichtlineare Signal erscheint und dessen
Kollektor über einen Widerstand mit Masse verbunden ist und das lineare Signal liefert, wobei der Wert des
Widerstandes derart bestimmt ist, daß für den maximalen Wert des Eingangssignals das nichtlineare
und das lineare Signal den gleichen Wert haben und daß die Schaltungen zur Zusammenführung der Signale die
Summe aus dem nichtlinearen und dem linearen Signal mit jeweils variablen Koeffizienten bilde».
Bei dieser Schaltung wird das variable Gamma durch die Kombination des linearen Signals mit dem
nichtlinearen Signal mit festem Gammawert in jeweils einstellbaren Verhältnissen erhalten, wobei diese beiden
Signale denselben Maximalwert für den Maximalwert des Eingangssignals haben. Durch die Verstärkerstufe
hoher Innenimpedanz wird der das nichtlineare Signal liefernde Transistor stromgesteuert, wodurch die
Temperaturabhängigkeit dieses nichtlinearen Signals gering bleibt
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Schaltung sind in den Unteransprüchen
angegeben. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung schematisch verein
facht und in Verbindung mit erläuterndem Signaldia gramm dargestellt Es zeigt
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild der Gammakorrekturschaltung,
Fig.2 Signaldiagramme an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. I,
F i g. 3 den Verlauf der Kennlinie V = f(l) einer Halbleiterschicht,
Fig.4 den Verlauf der theoretischen Kurven y — Xf · i \m Vergleich zu dem verwendeten Teil der
Kennlinie V = f(l),
F i g. 5 Wellenformen, die ein Erklären einer Funktion der erfindungsgemäßen Gammakorrekturschaltung ermöglichen,
F i g. 6 und 7 ein teilweises Übersichtsschema der erfindungsgemäßen Gammakorrekturschaltung.
In F i g. 1 ist schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gammakorrekturschaltung dargestellt.
Das beispielsweise von einer Bildaufnahmekamera ausgehende zu korrigierende Videosignal liegt an der
Schaltung an der Eingangsklemme E an. An der Ausgangsklemme S erscheint das Ausgangssignal, das
annähernd nach der im vorhergehenden erwähnten Gesetzmäßigkeit V5 = V?c korrigiert wurde, wobei
y = xtl; yo das gesamte Gamma der dargestellten
Korrekturschaltung beispielsweise zwischen 0,4 und 1 einstellbar ist
Die in verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 1 abgenommenen und in F i g. 2 dargestellten
Wellenformen zeigen den Verlauf des Signals in verschiedenen Punkten der Schaltung für ein Videosignal
x(t) = Art, das sich progressiv von »Schwarz« nach »Weiß« beispielsweise im Lauf einer Zeile ändert, wie
dies die Kurve x(t) der F i g. 2 zeigt, deren oberer Teil Schwarz und deren unterer Teil — Spitze des Sägezahns
— Weiß entspricht Die senkrechten gestrichelten Linien in der F i g. 2 begrenzen die Breite einer Zeile.
Das Videosignal χ = kt liegt an einer ersten
Schaltung 1 über eine Pegelhalteschaltung, die den Pegel von Schwarz auf einem gegebenen Wert mittels
einer bei It angelegten Spannung hält. Das Signal, dessen Gleichkomponente auf diese Weise festgelegt
ist, liegt an der Basis des in üblicher Form vorgespannten Transistors 12 an. Die Buchstaben N und P stellen
jeweils in allen Figuren negative und positive Vorspan nungen dar. Der zwischen dem Kollektor des Transi-
stors 12 und dessen Vorspannung Λ/ liegende Widerstand
13 hat einen sehr hohen Wert, damit der Transistor als Stromgenerator dient und einen Strom i
für die Schaltung 2 liefert, an die er über einer Diode 14 angeschlossen ist. Letztere ist derart vorgespannt, daß
sie leitet, sobald das Videosignal x\(t) [in Gegenphase mit x(t)\ an dem Kollektor des Transistors 12 größer als
der Pegel von Schwarz ist, und daß sie für Schwarz gesperrt ist. Auf diese Weise wird nur das Nutz-Videosignal
korrigiert. Der Wert des die Diode durchfließenden Maximalstroms, der dem Pegel von Weiß des
Videosignals entspricht, wird durch Änderung der Amplitude des an der Basis des Transistors 12 liegenden
Videosignals oder durch Wahl der Werte der Widerstände 15 und 17 eingestellt.
Die Dioden 16 gewährleisten für die Schaltung 1 eine
bessere Temperaturstabilität. Äquivalente Temperaturstabilisierungsvorrichtungen
sind bei den anderen Schaltungen vorgesehen, jedoch nicht in der Zeichnung dargestellt, um diese nicht unnötig kompliziert zu
machen.
Der einen Strom / liefernde Ausgang der Diode 4 ist mit dem Emitter eines Transistors 21 der Schaltung 2
verbunden. Dieser über Widerstände 22 und 23 durch die Spannungen P und N vorgespannte Transistor wird
als »Gammakorrekturtransistor« bezeichnet, denn er liefert das Signal von x0·4 und das Signal von X sowie die
für diese Korrektur notwendige Amplitude. Dafür ist er in Basisschaltung geschaltet. Seine Basis liegt direkt an
Masse, und sein Kollektor liegt über einen Widerstand 24 an Masse. Er hat zwei grundlegende Aufgaben.
Einerseits spielt seine Emitter-Basis-Schicht die Rolle einer Halbleiterschicht gegenüber dem durch die Diode
14 übertragenen Strom i. Die an den Klemmen dieser Schicht, d. h. am Emitter des Transistors 21, da ja dessen
Basis an Masse liegt, erscheinende Spannung ν ist daher Funktion der Kennlinie V «= [(I) dieser Schicht. Nun
nähert sich diese Kennlinie, obgleich sie nicht das gleiche Änderungsgesetz wie die gesuchte Kurve
y = x°A aufweist dieser gesuchten Kurve sehr nahe und
dies insbesondere unter gewissen Anwendungsbedingungen, die im folgenden näher beschrieben werden.
Das am Emitter des Transistors 21 abgenommene Signal yi hängt daher von dem Eingangssignal Af1 etwa
nach dem Gesetz yt «= χι0·4 ab. Das Sägezahnsignal x\(i)
ist so in ein Signal yt{t) transformiert, dessen Verlauf durch die Kurve yi{t)\n F i g. 2 dargestellt ist und das das
erste in gleichbleibender Form korrigierte Signal (wie im vorhergehenden erwähnt) ist.
Andererseits spielt der Transistor 21 die Rolle eines Linearverstärkers mit einem Verstärkungsgrad, der
etwa gleich 1 ist. Die an den Klemmen des Widerstandes 24, d. h. an dem Kollektor des Transistors abgenommene Spannung yc(t) hat die gleiche Form wie die
Spannung x\(t), d. h. eine Sägezahnform. Die Spannung
yc(t) ist in F i g. 2 in Strichpunktlinien in dem gleichen Diagramm wie die Kurve ye(t) dargestellt und ist das
zweite nicht korrigierte Signal (wie im vorhergehenden erwähnt).
Die Gleichheit der Amplituden dieser beiden Signale yeft)una yc(t) wird durch Einstellung des Widerstandes
24 erreicht.
So ist dank dieses Oammakorrekturtransistors und
seiner Doppelrolle der durch die Schaltung 1 gelieferte und den Transistor durchquerende Strom genutzt,
während die beiden Signale, deren Kombination eine veränderliche Gammakorrektur ermöglicht, in einfacher Form ausgearbeitet sind.
Die Anwendungsbedingungen einer Halbleiterschicht für das Ausarbeiten eines durch *w korrigierten Signals
mit γ, = 0,4 in dem beschriebenen Beispiel wird im
folgenden mittels der Fig.3 beschrieben, die den Verlauf der Kennlinie V = f(l) einer solchen in
Durchlaßrichtung verwendeten Schicht, d. h. mit positiven Strömen und Spannungen, darstellt.
Diese Anwendungsbedingungen der Schicht ergeben sich daraus, daß ihre Kennlinie V = f(l) einen
ίο bestimmten Bereich aufweist, in der die der Kurve y = xfi am nächsten liegt. Dieser Bereich ist begrenzt
durch /o< /< W, und durch V0S V<
VW und bestimmt durch den Parameter
1 Ma.x
wodurch der Kennlinienteil BC bestimmt ist. Die Wahl dieses optimalen Kurventeils wird durch folgende
Betrachtungen vereinfacht. Wie F i g. 3 zeigt, gilt:
/MaA- /0
Δ KMaA | Δ | V = | V- | Vo und Δ Ims |
ebenso wie: | ||||
Voundd/ = |
/- I0.
Mit der üblichen Gesetzmäßigkeit V = f(l) einer Halbleiterschicht kann man daraus leicht die folgende
Funktion:
-IK
Max
ableiten, die von dem Parameter
P =
abhängt.
Der optimale Teil der zu verwendenden Kennlinie V - ((I) ist so durch die Wahl dieses Parameters ρ
bestimmt. Diese Wahl wird dadurch durchgeführt, daß die erwünschte ideale Kurve y ·= xri mit der Kurvenschar
W
I V1
Max
Λ1
verglichen wird.
Um den Parameter ρ auf den so bestimmten Wert einzustellen, stellt man /0 durch den Widerstand 22 und
Δ Im,, und daher Im,, durch den äquivalenten Widerstand
des Emitters des Transistors 12 und daher durch die Widerstände IS und 17 ein.
S3 Die so entwickelten Signale y^t) und yc(t) werden
nun jeweils an die Basis eines der beiden Transistoren 31 und 32 angelegt, die den Differenzverstärker 3 bilden.
Dieser Verstärker üblicher Art liefert ein Signal, das proportional der Differenz der beiden an ihm
anliegenden Signale ye(t) und yc(t) ist Diese Differenz
Ist in der unteren Kurve der F i g. 2 dargestellt. Das an dem Kollektor des Transistors 31 abgenommene Signal
hat daher die Form x«-* und befindet sich in
Gegenphase mit den Signalen y^f;und yc(t)
fts Ferner liegt das Signal jtfij von χ an der Basis eines
Phasenumkehrtransistors 4. Das an dem Kollektor dieses Transistors abgenommene Signal ist daher in *
und weist gleiches Vorzeichen gegenüber dem Bezugs-
pegel (Pegel von schwarz) wie das Signal von x0·4 - χ am
Ausgang des Differenzverstärkers 3 auf.
Das von dem Differenzverstärker 3 ausgehende Signal in χ°·4-χ liegt dann an den miteinander
verbundenen Emittern der beiden Transistoren 51 und 52, die einen Verstärker 5 mit veränderlichem
Verstärkungsgrad bilden. Die Anordnung der Vorspannungswiderstände und des einstellbaren Potentiometers
53 ermöglicht es, den Verstärkungsgrad dieses Verstärkers 5 zwischen 0 und 1 zu ändern. Das an dem
Kollektor des Transistors 52 abgegebene Signal hat daher die Form A(x°A-x) mit 0<A<
1 und besitzt das gleiche Vorzeichen wie das am Eingang des Verstärkers 5 liegende Signal in x0·4 - x.
Andererseits ist der Kollektor des Umkehrtransistors 4 mit dem Kollektor 52 des Verstärkers 5 verbunden.
Das an der Ausgangsklemme S der Gammakorrekturschaltung abgenommene Signal hat die Form
A(x°<-x) + χ = y = Λλ0·4 + (1 -A)x.
Es genügt daher, die Einstellung des Potentiometers 53 zu ändern, um den Bruchteil des dem Signal in χ
hinzugefügten Signals in x°A zu ändern. Das Ausgangssignal
y schwankt daher zwischen y = x°4für A -<
1 und y = χ für A = 0. Die beschriebene Schaltungsanordnung
führt daher eine Gammakorrektur nach der Gleichung y =» x>'<
aus, wobei y,- zwischen 0,1 und 1 veränderlich sind.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser Schaltung liegt darin, daß die Regelung von yc durch ein allein gleichstromgespeistes
Potentiometer 53 durchgeführt werden kann.
Diese Regelung ist einfach und kann ferngesteuert werden. Tatsächlich kann das Potentiometer 53 von der
Schaltungsanordnung entfernt werden und mit ihr durch eine Verbindungsleitung beliebiger Länge verbunden
werden, die die Vorspannung an sie liefert.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Gammakorrekturschaltung liegt darin, daß die Eingangsschaltung 1
ein Stromgenerator mit großer Impedanz ist. Dies ermöglicht das Anlegen von Impulsen, die negativ
gegenüber dem Pegel von Schwarz sind, an den Kollektor des Transistors 12 zwischen den Nutzteilen
des durch einen Sägezahn dargestellten Videosignals. Das Anlegen derartiger Impulse ermöglicht es, das
Grundrauschen zwischen den Sägczähnen zu untcrdrükken und eine beseitigte StörunterdrUckungsschwcllc voider Gammakorrektur zu haben.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Verwendung der Kennlinie V - f(l) einer Halbleiterschicht, um die Kurve y «■ #<
und beispielsweise x0·4 herzustellen.
Zunächst wird der sich beim Gleichsetzen der beiden
Kurven V - f(l) und y - x°A und aufgrund der
stärkeren Krümmung der Kurve y - x0·4 für geringe
Werte von χ ergebende Fehler untersucht.
Es wird schnell deutlich, daß es nutzlos ist, die Ku ve y - *°·4 für diese geringen Werte von χ zu reproduzieren zu versuchen. Wenn man beim Empfang von
Fernsehbildern die Anwesenheit von sowohl innerhalb des Empfangers vorhandenen (Diffusion, Reflexion) als
auch außerhalb vorhandenen (Umgebungslicht) Störlichtstärken voraussetzt, reicht es im allgemeinen
tatsächlich aus, das Bild mit einem beispielsweise auf 60 begrenzten Kontrastfaktor zu reproduzieren. Dieser
Wert des Kontrastfaktors bestimmt einen Grenzwert xmt„ der Eingangssignale x. unterhalb dem es nutzlos ist,
die Kurve y = x°A perfekt wiederzugeben. So ist x,mK
der Maximalwert des Eingangssignals
XMax
Ferner ergibt sich auf dem Pegel schwarz des Bildes daher für geringe Werte von χ eine bedeutende
Überverstärkung des Grundrauschens proportional zur
ι ο Ableitung von y = f(x). Es ist daher wünschenswert, daß
der verwendete Differenzverstärkungsgrad kleiner ais der theoretische Differenzverstärkungsgrad ist, der sich
einstellt, wenn die Kurve V = /(/^kleiner als y = x°A ist.
Der den Relativfehler ergebende Vergleich der theoretischen Kurve y = x0·4 und der praktischen Kurve
V = f(l) wird durchgeführt, in dem die beiden Kurven gemischt werden. Das Diagramm der F i g. 4, das grob
den Verlauf der Kurven y = λ0·4, y = x2·5 und V = f(l)
darstellt, ermöglicht es, daß durch diesen Relativfehler gegebene Problem zu erklären. Die Kurve y = x™ stellt
den maximalen Fehler von Gamma dar, der wie im vorhergehenden ausgeführt, auf einem Fernsehkanal
erreicht werden kann. Die Kurve y ■= x0·4 stellt die
durchzuführende Korrektur für solch einen Fehler dar.
Allein der Teil zwischen Ursprung und dem Punkt M, wo diese Kurven die Kurve y = χ schneiden, ist zu
betrachten. Tatsächlich ist die Kurve y — x2·5 außerhalb
des Punktes Munterhalb der Kurven = x, was in einem
Fernsehkanal physikalisch nicht möglich ist.
jo Die Kurve V - f(l) geht durch den Punkt O, der nicht
der Ursprung ist, sondern dem Punkt B der Fig.3
entspricht. Durch die Sterke Krümmung der Kurve y - x0·4 für geringe Werte von χ schneider diese Kurve
die Kurve V ·· f(l) in einem Punkt wie L.
.15 Der auf die Verwendung der Kurve V =■ f(l) zum
Bilden der Funktion y - x°A zurückzuführende relative
Fehler ist für geringe Werte von χ bedeutender als für die großen:
.Vi
selbst wenn &y\ und dy? benachbart sind. Eine Lösung,
die die Genauigkeit der Korrektur für geringe Werte von .v zu verbessern und daher diese Genauigkeit für die
verschiedenen Werte von χ gleichmäßig zu machen erlaubt, besteht darin, die gesamte Kurve V ·■ f(l) zu
verschieben, um sie besser mit der Kurve y - χ?* an
Ihrem Anfang zusammenfallen zu lassen. Dies kann durchgeführt werden, indem der Strom, der die
Emitter-Basis-Schicht des Transistors 21 durchquert und das Videosignal darstellt, ein konstanter Strom
während der Nutzteile des Videosignals derart hinzuge-
fügt wird, daß das in F i g. 3(a) dargestellte Signal yt(t)in
ein in Fig.3(b) dargestelltes Signal umgeformt wird,
dessen Amplitude während der Nutzperlode größer als die des in Fig.S(a) dargestellten Signals ist. In den
F i g. 5(a). 3(b) und 3(c) ist Vdas Nutz·Videosignal. Sudie
Ao Unterdrückungsperiode und R eine den drei Figuren
gemeinsame Achse, die als Bezug dient
Die gewünschte Verschiebung der Kurve V - f(i)
kann leicht unterschiedlich durch eine Methode erreicht werden, deren Durchführung in der Praxis einfacher ist.
Dafür bleibt das Nutz-Videosignal V gegenüber R unverändert und auf dem Pegel der Unterdrückungsperlode und ist gegenüber R wie in Fig.3(c) dargestellt
abgesenkt.
70ΘΒ29/18β
Dies kann auf zwei Arten einfach durchgeführt werden. Entweder werden an den Emitter des
Transistors 21 über einen (nicht dargestellten) Widerstand gegenüber R negative Impulse angelegt, deren
Amplitude Funktion der Größe ist, um die die Kurve V = f(I) verschoben werden soll und die sich bei den
Unterdrückungsperioden Su überlagern, oder es werden diese gleichen Impulse an die über einen (nicht
dargestellten) Widerstand mit Masse verbundene Basis des Transistors 21 angelegt. Die zweite Lösung weist
den Vorteil auf, daß keine Modulation des Transistorstroms 21 eingeführt wird und daher das an dem
Kollektor dieses Transistors abgenommene Signal in χ nicht geändert wird.
Bei der ersten Lösung ist jedoch die dem Signal in χ hinzugefügte Konstante viel geringer als die bei dem
Emitter des Transistors 21 dem Signal in x04 hinzugefügte und ist daher nicht sehr unangenehm. Der
Wert des am Ausgang S der Schaltung nach F i g. 1 abgenommenen Signals y ist durch die im vorhergehenden
erwähnte Gesetzmäßigkeit
= xYc #
gegeben, in der der Wert x°* angenähert ist. Wenn sich
•fc vcn 0,4 auf 1 erhöht, ändert sich A zwischen 1 und 0.
Die Kurve von Xf c verringert sich und die bei dem Signal
in x°A durchgeführte Korrektur nach der im vorhergehenden
beschriebenen ersten Verbesserung ist nicht mehr optimal, wenn das angenäherte Gesetz der
linearen Kombination der Signale in x0·4 und in χ
berücksichtigt wird. Es ergibt sich daher eine zweite Verbesserung der Gammakorrekturschaltung, die darin
besteht, linear die Amplitude der Verschiebung der Kurve V «■ f(l) zu verringern, d. h. der dem Videosignal
hinzugefügten negativen Impulse, wenn sich yt- zwischen
0,4 und 1 ändert. Diese Änderung der Amplitude der Impulse in Abhängigkeit des Wertes von y, und daher
von A ist gewährleistet durch eine der im folgenden zu beschreibenden Vorrichtungen, bei denen diese Impulse
an dem Emitter des Gammakorrekturtransistors oder an dessen Basis anliegen.
Die Gammakorrekturschaltung für den ersten Full ist
in Fig.6 dargestellt. Die negativen Impulse / liegen
stets am dem Emitter des Transistors 21 über zwei Dioden 7 und 8 im, die in umgekehrten Durchlaßrichtungen
geschaltet sind, und über einen Widerstand 9 durch
eine Spannung vorgespannt sind, die an dem Schleifer
des Potentiometers 53 abgenommen ist. Dieses Potentiometer ermöglicht die Einstellung des Verstürkungskoeffizienten A. Der durch die Dioden 7 und 8
geschaltete Strom ändert sich linenr mit A und daher mit xyc. Der Pegel O der Impulse / und daher ihre negative
Amplitude ändert sich linear mit kh\
In dem zweiten FaI! liegen die Impulse / noch an den
beiden wie im vorhergehenden ausgehend von dem Potentiometer 33 vorgespannten Dioden, jedoch sind
diese Dioden nicht mehr mit dem Emitter des Transistors 21, sondern mit dessen über einen
Widerstand an Masse liegenden Basis verbunden.
Eine im folgenden zu beschreibende dritte Verbesserung kann bei der Oammakorrekturschoitung durchgeführt werden. Sie besteht darin, dat im vorhergehenden
beschriebene Verhältnis ImJh leicht zu vergrößern,
wenn sich die Amplitude der negativen Impulse / verringert, um dem an der Basis des Transistors 31 der
Schaltung 3 anliegenden Signal eine konstante Amplitude zu erhalten, wodurch die Festlegung der Stellung des
Schleifers des Potentiometers S3 in Abhängigkeit von dem zu erhaltenden Wert für >verleichtert ist.
In den im vorhergehenden beschriebenen und in Fig.6 veranschaulichten Schaltungen wird diese neue
Verbesserung durchgeführt, indem zwischen dem Emitter des Transistors 21 und den beweglichen
Schleifer des Potentiometers 53 ein in Fig.6 nicht dargestellter Widerstand eingeschleift wird. So ändert
sich das Verhältnis IunIh mit der Amplitude der
Impulse /.
ίο In Fig. 7 ist eine Gammakorrekturschaltung dargestellt,
in der die Impulse /über die Dioden an der Basis des Transistors 21 anliegen und in der sich das
Verhältnis I\i.n/h, wie im vorhergehenden ausgeführt, dank des Widerstandes 61 ändert.
is In dieser Fig.7 ist ebenfalls ein zusätzlicher
Transistor 62 dargestellt, der diodenmäßig geschaltet ist und zwischen den Kollektor des Gammakorrekturtransistors
21 und den Ausgang der Schaltung 1 eingeschleift ist. Dieser Transistor ermöglicht es, für
Δhi.n = IMay - /ο = konstant,
ein dreimal größeres Nutzsignal am Eingang der Schaltung 3 zu erhalten.
Diese vierte Verbesserung ist ebenfalls auf die
Diese vierte Verbesserung ist ebenfalls auf die
Schaltungen nach Fig.6 anwendbar, in denen die Impulse / an den Emitter des Gammakorrekturtransistors
21 anliegen. In beiden Fällen würde ein gleiches Ergebnis erhalten werden, wenn der Transistor 62 durch
eine Diode ersetzt wird. Auf Grund seiner besseren
jo Frequenzstabilität ist ein Transistor jedoch vorzuziehen.
Bei der Gammakorrekturschaltung kann noch eine
weitere Verbesserung durchgeführt werden, um den
Rauschabstand zu verbessern.
Es ist bekannt, daß in den Fernsehsystemen und
JS insbesondere denen, in denen die Bildaufnahmeröhren
Vidicon- oder Plumbicon-Röhren sind, das übertragene
Videosignal durch ein Rauschen gestört wird, das hauptsächlich von dem Viedo-Vorverstärker herrührt
und daher die gleiche Amplitude bei Schwarz und bei
Weiß des Videosignals aufweist. Dieses Rauschen isi dreieckig, d. h. annähernd proportional der Frequenz.
Nun ruft die Anwesenheit einer Gammakorrekturschaltung in einem Fernsehsystem eine relative
Übervcrstürkung von Schwarz und Grau gegenübei
.15 Weiß des Videosignals hervor. Es ergibt sich daraus, dali
das das Videosignal störende relative Rauschen füi Grau und Schwarz größer als für Weiß ist. Dies ist um se
unangenehmer, je größer die Grau-Empfindlichkeit de; Auges ist.
In einem Fernsehsystem mit einer erfindungsgemfl
Ben Gammakorrekturschaltung ist diese Verbesserung des Rauschabstandes des Signals bei Grau und Schwan
besonders einfach zu erreichen, ohne dabei die Bildauflösung sichtbar zu verringern.
rekturschaltung, eine Rauschfilterung auf allein einen
sung des Bildes zu stören.
Ao Bandfilter, dessen Bandbreite, beispielsweise 2 MHt
geringer als die Bandbreite, beispielsweise 6MHx dei
Fernsehsystems Ist, in den Weg des korrigierten Signall (s. F i g. I) elngeschlelft. Bs kann beispielsweise zwischet
dem Kollektor des Transistors 31 und den zusammen«
ft!» faßten Emittern der Transistoren 31 und 32 odei
zwischen dem Kollektor das Transistors 32 und den Verbindungspunkt 34 des Weges des korrigierter
Signals und des Weges des linear übertragenen Signal!
liegen (das Filter ist in der Zeichnung nicht dargestellt).
Auf diese Weise ist die Bandbreite und das Grundrauschen proportional zur Frequenz in dem Weg
des korrigierten Signals verringert. Das Grundrauschen, das vor allem bei hohen Frequenzen bedeutend ist,
ändert sich praktisch nicht, wenn man die Gammakorrektur ändert. Die Bildauflösung wechselt wenig, denn
das Auge ist gegenüber geringen Einzelheiten bei Schwarz und Grau unempfindlich.
Das in den Weg des korrigierten Signals eingeschleifte Bandfilter führt eine Verzögerung in das von ihm
übertragene Signal ein. Es ist daher nötig, daß die gleiche Verzögerung bei dem linear übertragenen
Signal eingeführt wird, damit die in dem Differentialverstärker 3 und in dem Verbindungspunkt 54 der beiden
Wege kombinierten Signale in Phase sind. Zu diesem Zweck wird eine Verzögerungsleitung, deren Verzögerung
gleich der von dem Bandfilter eingeführten ist, in den Weg des linear übertragenen Signals zwischen den
Schaltungsknoten 60 und den Verbindungspunkt 54 der beiden Wege eingeschleift (diese Verzögerungsleitung
ist in F i g. 1 nicht dargestellt.
Die erfindungsgemäße Gammakorrekturschaltung ermöglicht es so, eine zwischen yc = 0,4 und 1
einstellbare Korrektur für einen Kontrastfaktor von 60 und mit einer Genauigkeit von etwa 5% gegenüber der
optimalen theoretischen Korrektur in x>czu erhalten.
Die Änderungen der Bandbreite dieser Schaltung in Abhängigkeit von dem Pegel des Videosignals sind 0 für
Yc = 1 und gering füryc = 0,4.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Gammakorrekturschaltung mit variablem Gamma für ein Fernseh-Videoeingangssignal, mit einem
Transistor, dessen Emitter/Basis-Strecke derart gesteuert wird, daß eine als nichtlineares Signal
bezeichnete Spannung entsprechend einem Eingangssignal, versehen mit einem Gamma, erzeugt
wird und mit Schaltungen zur Zusammenführung des nichtlinearen Signals mit einer als lineares Signal
bezeichneten Spannung, die als Eingangssignal unverzerrt reproduziert, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verstärkerstufe (1) hoher Innenimpedanz vorgesehen ist, an deren Eingang
das Videoeingangssignal anliegt und deren Ausgang den Emitter des Transistors (21) stromsteuert,
dessen Basis an Masse liegt, an dessen Emitter das nichtlineare Signal erscheint und dessen Kollektor
über einen Widerstand (24) mit Masse verbunden ist und das lineare Signal liefert, wobei der Wert des
Widerstandes (24) derart bestimmt ist, daß für den maximalen Wert des Eingangssignals das nichtüneare
und das lineare Signal den gleichen Wert haben und daß die Schaltungen (3,4,5) zur Zusammenführung
der Signale die Summe aus dem nichtlinearen und dem linearen Signal mit jeweils variablen
Koeffizienten bilden.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Verstärkerstufe (1)
über eine für ein »schwarz« entsprechendes Signal gesperrte und für die anderen Werte des Nutz-Videosignals
leitende Diode (14) mit dem Emitter des Transistors (21) verbunden ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen zum Zusammenführen
der Signale einen Differenzverstärker (3), dessen beiden Eingänge jeweils mit dem Emitter
bzw. dem Kollektor des Transistors (21) verbunden sind und dessen Ausgang ein der Differenz der an
diesen Eingängen liegenden Signale proportionales Signal liefert, weiterhin einen Verstärker (5)
veränderlichen Verstärkungsgrades, dessen Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (3)
verbunden ist und dessen Ausgang ein dem Eingangssignal proportionales Signal abgibt, wobei
der Proportionalitätsfaktor zwischen diesen Signalen durch ein Potentiometer (53) einstellbar ist, das
ein Teil der Vorspannschaltung des Verstärkers (5) ist, und schließlich einen Phasenumkehrer (4)
aufweisen, der zwischen dem Kollektor des Transistors (21) und dem so ein in einstellbarer Form nach
einer annähernd durch eine Potenzfunktion mit einstellbarem Exponenten gegebene Gesetzmäßigkeit
korrigiertes Videosignal liefernden Ausgang (S) des Verstärkers (5) liegt.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Verstärkungsgrad bestimmende
Potentiometer (53) abgesetzt von dem Verstärker (5) angeordnet ist und mit diesem über eine Leitung
beliebiger Länge in Verbindung steht.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerstufe (1)
einen Transistor (12) umfaßt, der an seiner Basis das Eingangssignal erhält und dessen Kollektor den
Ausgang der Stufe bildet und mit einer Impulsquelle verbunden ist, die in den Videoaustastiücken Impulse
mit zur Polarität des Weißpegels umgekehrter
Polarität liefert.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsqueile Impulse konstanter
Amplitude abgibt und entweder mit dem Emitter oder der Basis des Transistors (21) verbunden ist.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Impulsquelle und dem
Transistor (21) zwei in Serie und in entgegengesetzten Durchlaßrichtungen geschaltete Dioden (7, 8)
liegen, die an ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt durch eine an dem Schleifkontakt des den
Verstärkungsgrad des Verstärkers (5) bestimmenden Potentiometers (53) abgegriffene Spannung
vorgespannt sind.
8. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Signalweg des korrigierten Signals ein Bandfilter mit geringerer Bandbreite als die des Fernsehsystems
und in den Signalweg des linearen Signals eine Verzögerungsleitung mit einer Verzögerung, die
gleich der des Bandfilters ist, liegt.
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