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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gammawert und Farbton-Korrektur
von Videosignalen.
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Die
Farbqualität
von Farbfilmen kann von Charge zu Charge sehr unterschiedlich sein.
Selbst Farbfilme einer Charge können
erhebliche Farbabweichungen aufweisen. Bei der fernsehmäßigen Abtastung
von Farbfilmen werden deshalb Farbabweichungen mit elektronischen
Mitteln korrigiert. Dabei beurteilt ein Colorist zunächst auf
einem Monitor die Farbqualität
von durch die Filmabtastung erhaltenenen Farbvideobildern. Entsprechend
seinem Farbempfinden ermittelt sodann der Colorist verschiedene
Farbkorrekturparameter für
eine im Videosignalweg eingefügte
Anordnung zur Farbkorrektur. Die ermittelten Farbkorrekturparameter
werden üblicherweise
in einen Speicher geschrieben. Bei einer erneuten Farbfilmabtastung
werden die gespeicherten Farbkorrekturparameter synchron zur Filmtransportgeschwindigkeit
aus dem Speicher gelesen und der Anordnung zur Farbkorrektur zugeführt. Aufgrund der
zugeführten
Farbkorrekturparameter wird das durch die Filmabtastung erzeugte
Farbvideosignal korrigiert.
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Aus
US 4,418,358 ist bereits
ein Farbkorrektursystem für
einen Fernsehfilmabtaster bekannt, bei dem eine primäre Farbkorrektureinrichtung
die von einer optisch-elektrische
Abtasteinrichtung erzeugten Farbkomponentensignale einer Gamma-Vorentzerrung unterzieht.
Die von der primären
Färbkorrekturvorrichtung
abgegebenen vorentzerrten Signale werden in einen digitalen Speicher
geschrieben. Am Ausgang des digitalen Speichers erhaltene Farbkorrektursignale
werden dem Eingang einer sekundären Farbkorrekturvorrichtung
zur Farbtonkorrektur zugeführt,
die farbtonkorrigierte Farbkomponentensignale zur weiteren Signalverarbeitung
an einem Ausgang ausgibt.
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Aus
der
GB 2 240 001 A ist
ein Videosignalkorrektor bekannt, bei dem vorgesehen ist, mittels
eines logarithmische was Videosignale in logarithmische der Videosignale
umzusetzen. Bei dem bekannten Videosignalkorrektur werden logarithmische
Signale in einer Bearbeitungsstufe mittels linearer Bearbeitungsschritte
verarbeitet und mittels einer Logarithmus-Analog-Umsetzung in Videosignale im linearen
Wertebereich zurück
gewandelt.
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Aus
der
DE 36 18 155 C2 ist
ein Verfahren zur Verarbeitung von Videosignalen bekannt, bei dem
Farbwertsignale für
die Primärfarben
Rot, Grün und
Blau einer elektronischen Matrix zugeführt werden. Das bekannte Verfahren
sieht vor, die entsprechenden Farben der Signale in der Matrix entweder als
intensitätslineare
Signale zu matrizieren oder als logarithmierte Signale zu maskieren.
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Aus
der
US 5,184,214 ist
ein Bildverarbeitungssystem bekannt, bei welchem ein Eingangsbildsignal
logarithmisch in ein Ausgangsbildsignal umgewandelt wird, welches
an das Anzeigegerät
angepasst ist. Bei dem bekannten System werden zunächst Parameter
bezüglich
der Eigenschaften des Eingangsignals aus einer ersten Auswahltabelle
ausgewählt
und danach das Eingangsignal entsprechend in einer linearen Bearbeitungsstufe
bearbeitet. Anschließend
werden aus einer zweiten Auswahltabelle Parameter bezüglich eines
Aufzeichnungsmediums ausgewählt.
Das zuvor in der linearen Bearbeitungsstufe bearbeitete Signal wird
danach in einer exponentiellen Bearbeitungsstufe in ein exponentielles
Ausgangssignal umgewandelt.
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Aus
der Auslegeschrift
DT
19 22 615 B2 ist ein Farbkorrektursystem bekannt, bei welchem
nach fotoelektrischer Abtastung eines Originals und entsprechender
Umsetzung in elektrische Ausgangsignale diese Ausgangsignale in
einer logarithmischen Schaltung in logarithmische, der Helligkeit
des Originals entsprechende Signale umgewandelt werden. Nach einer
anschließenden Farbkorrektur
werden die Signale mithilfe einer antilogarithmischen Schaltung
in entsprechende lineare Signale zurück gewandelt.
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In
der
US 4,945,406 ist
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Farbabgleich in einem System
zur videomäßigen Abtastung
von Farbfilmen offenbart. Bei der bekannten Vorrichtung und dem
bekannten Verfahren ist vorgesehen, Bildpunkten entsprechende Abtastwerte
zunächst
in logarithmische Werte zu überführen. Danach
werden die Werte durch Bildung lokaler Mittelwerte in entsprechende
Druckdichtewerte übersetzt.
Anschließend
wird eine druckdichte-basierte
Farbkorrektur angewendet, um für
jede der RGB-Primärfarben
einen entsprechenden Korrekturwert zu bestimmen. Schließlich werden
die drei Farbkorrekturwerte von der druckdichte-basierenden Darstellung
in die logarithmische Darstellung zurück überführt, wobei jeder der Farbkorrekturwerte
verwendet wird, um die entsprechenden Farbwerte jedes einzelnen
Bildpunkts zu korrigieren. Abschließend wird aus den einzelnen
RGB-Bildpunkten ein analoges Videosignal erzeugt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Korrektur
von Farbvideosignalen vorzuschlagen, welche eine gegenüber dem Stand
der Technik verbesserte Farbkorrekturfähigkeit aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schaltung nach Patentanspruch 1 und einen
Filmabtaster nach Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
der Erfindung können
durch Umwandlung der Videosignale von einer linearen Amplitudenebene
in eine logarithmische bzw. eine negative logarithmische Amplitudenebene
in einem weiten Bereich Gamma-Korrekturen durchgeführt, ohne
dass das Videosignal begrenzt wird oder eine Einstellung in einem
bestimmten Amplitudenbereich des Videosignals andere Einstellungen
im Sinne einer Begrenzung oder einer Signalveränderung beeinflussen. Es können Farbkomponentensignale
korrigiert werden, die durch fernsehmäßige Abtastung sehr unterschiedlicher
Filmmaterialien, z. B. Farbmaterialien unterschiedlicher Dichte,
erzeugt worden sind. Unterschiede in der Empfindlichkeit und Gradation
der Farbkanäle
eines Filmabtasters können
jetzt besonders einfach ausgeglichen werden. Schwarze Anteile der
Farbkomponentensignale lassen sich dabei ebenso einfach anpassen
wie bestimmte Verstärkungsfaktoren
für einzelne
Farbkanäle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt es ferner, Schwarzabhebungen bei 100% (weiß) einzustellen, d.
h. Überblendungen
im Weißen
vorzunehmen.
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In
besonders vorteilhafter Weise eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Korrektur von Negativ-Filmmaterial. Die für Negativfilme erforderliche
Umkehrung führt
bei linearer Signalquantisierung zu erheblichen Quantisierungsproblemen
durch die beiden steilen Äste
der Umkehrfunktion (extrem große
Steigung bei kleinen Eingangswerten, extrem kleine Steigung bei
großen
Eingangswerten). Bei bekannten Vorrichtungen war es deshalb zwingend
erforderlich den Signalpegel vor der Umkehrung so einzustellen,
dass keine Randbereiche mit extremen Steigungen der Umkehrfunktion
durchlaufen werden. Dies machte wiederum komplizierte Einstellprozesse vor
der Umkehrung erforderlich, die nur schwer schwarzweiß verkoppelt
werden können.
Außerdem führt jede
Signalanhebung im Gegensatz zu einer Verstärkung zu einem Fehler in einer
nachfolgenden Gammakorrektur.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
vermeidet diese Nachteile, da die Signalumkehrung in der logarithmischen
Signalebene durch eine einfache 1 – x Funktion anstelle einer
1/x Funktion gebildet werden kann, so dass auch in extremen Signalbereichen keine
Quantisierungsverluste auftreten können. Der volle Eingangsbereich
kann ohne Quantisierungsverlust auf den Ausgang der Umkehrung abgebildet
werden. Dadurch ist es möglich
Schwarz- und Weißeinstellungen
hinter der Umkehrung anzuordnen, was einen einfachen übersichtlicheren
Abgleich erlaubt. Anstelle bei einer linearen Signal Verarbeitung
benötigter
Multiplizierer sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich Addierer
erforderlich. Addierer mit entsprechender Genauigkeit sind preiswerter
und gewährleisten
eine bessere Genauigkeit hinsichtlich der Quantisierungsverluste.
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Da
der Weißwert
durch eine Addition im Logarithmischen eingestellt wird, muss der
Schwarzwert durch Kontrastanpassung des Filmkontrastes (Film-Gamma)
an den Darstellungskontrast abgeglichen werden. Dies erfordert bei
den bekannten Vorrichtungen eine Multiplikation im Logarithmischen.
Es wird jedoch zusätzlich
zur Filmgammakorrektur eine schwarz (0%) und weiß (100%) verkoppelte Gammaeinstellung
gefordert. Durch die vorteilhafte neue Vorrichtung ist es möglich die
beiden nötigen
Multiplikationen zusammenzufassen und von einem einzigen Multiplizierer
in einem einzigen Verarbeitungsschritt ausführen zu lassen. Die Weiß-Verkopplung wird
dabei durch die Abbildung des 100%-Weißwertes auf den Wert Null im
Logarithmischen sichergestellt. Die Schwarzverkoppelung kann dann
durch Korrekturaddition und Multiplikation im Linearen hergestellt
werden. Auch die zusätzlichen
Einstellungen für
Schwarz und Weiß können hierdurch
in einem linearen Signalbereich erfolgen, wobei das Videosignal
nach der Gammamultiplikation in eine lineare Quantisierung zurückgewandelt
wird.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines in der 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher beschrieben
und erläutert.
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An
einer Schnittstelle 1 übernimmt
die Vorrichtung zur Farbkorrektur die in einer nicht dargestellten
optisch-elektronischen Abtastvorrichtung eines Filmabtasters gewonnen
Abtastwerte mit einer Datenwortbreite von jeweils vierzehn Bit getrennt nach
Farbkomponenten R, G, B. Da die Verarbeitung der drei Farbkomponentensignale
identisch erfolgt, ist im folgenden der Übersichtlichkeit wegen nur
die Verarbeitung einer dieser Farbkomponentensignale, im folgenden
als Farbkomponentensignal Y bezeichnet, erläutert.
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In
einem Logarithmierer 2 wird das Farbkomponentensignal Y
mittels einer Tabelle in einen logarithmischen Wertebereich mit
einer Quantisierungsauflösung
von sechzehn Bit umgewandelt. Bei Positiv-Filmmaterial werden zur
Umwandlung erste Spalten dieser Tabelle verwendet, bei Negativ-Filmmaterial
zweite Spalten, mittels deren Werten gleichzeitig die Negativ-Umkehrung
vollzogen wird. Da in einer logarithmischen Darstellung der Wert
Null nicht darstellbar ist, werden alle Eingangswerte der Tabelle unter
0,1% des Weißwertes
im logarithmischen Wertebereich als 0 dargestellt. Um eine gewisse
Reserve bei der Signalverarbeitung zur Verfügung zu haben, entspricht der
maximal darstellbare Zahlenwert im logarithmischen Wertebereich
einem Eingangssignalwert von 120% des Weißwertes. Durch Auswahl vorbereiteter
Tabellenspalten ist auch interpositives und primetime Filmmaterial
verarbeitbar.
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Das
Ausgangssignal des Logarithmierers 2 ist einem ersten Addierer 3 zur
Anpassung des Weißwertes
zugeführt.
Der Ausgangswert des ersten Addieres 3 wird in einem ersten
Multiplizier 4 je nach gewählter Gamma-Entzerrung mit
einem der Zahlenwerte eins, einhalb oder sechzehn multipliziert.
In einem sich daran anschließenden
Delogarithmierer 5 wird der Ausgangswert des Multiplizierers 4 delogarithmiert,
wobei als Faktor einer der Zahlenwerte zwei, vier, acht oder sechzehn
vorgegeben werden kann. Mittels eines Multiplexers 6 kann
dann zwischen dem delogarithmierten Wert und dem unveränderten
Ausgangswert des Multiplizierers 4 gewählt werden. Auf diese Weise
kann die Auflösung
der benutzten Multiplizierer optimal ausgenutzt werden, da die Gamma
Multiplikation in einen Anteil 0,5 bis 1,0 und einen Anteil mit
den besagten Faktoren zwei, vier acht und sechzehn zerlegt wird,
wodurch sich die Quantisierungsverluste klein halten lassen. Vorzugsweise
ist der Delogarithmierer mittels einer zweiten Umwandlungstabelle
realisiert, so dass die Delogarithmierung mit optimaler Genauigkeit
erfolgen kann. Die Multiplikation mit den Faktoren zwischen 0,5
und 1,0 hingegen wird von dem ersten Multiplizierer 4 ohne
signifikante Quantisierungsverluste durchgeführt.
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Mittels
eines zweiten Addieres 7 kann der Schwarzwert angehoben
werden und mittels eines nachfolgenden zweiten Multiplizierers 8 die
Schwarzverstärkung
eingestellt werden. Hierdurch kann vom Bediener eine zusätzliche
Schwarzkompensation oder Schwarzanhebung verarbeitet werden. Weiterhin
ermöglicht
diese Signalverarbeitung einen sich vom Weißwert unterscheidenden Wert,
auf den Weißwert
zu ziehen, ohne dass sich hierdurch eine eingestellte Schwarzwertkompensation
oder Abhebung ändert.
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Mittels
eines dritten Addierers 9 lässt sich schließlich der
gesamte Signalpegel verschieben, so dass auf diese Weise extreme
Anhebungen des Schwarzwertes bis hin zum "Fade to White" möglich sind.
Mittels zweier weiterer Transformationstabellenumsetzer 10, 11 lassen
sich Schwarz-Gamma-Entzerrung bzw. Weiß-Gamma-Entzerrrungen durchführen. Zum
Schluss werden die Ausgangswerte des Transformationstabellenumsetzers 11 in
einem Logarithmus/Analog-Umsetzer 12 in Ausgangswerte mit
linearem Wertebereich zurückgewandelt.