DE2013219A1 - Fernsehkamera mit Gammakorrekturschaltung - Google Patents

Description

6991-70/Sch/kQ

RCA 61,296 . 2013919

U.S. Serial No. 800,230 ^^{u Νά 1}^

U.S. Filing Datei March 21, 1969

RCA Corporation, New York, N.Y., (V.St.A)

Fernsehkamera mit Gammakorrekturschaltung

Die Erfindung betrifft eine Fernsehkamer mit einer nichtlinear arbeitenden Gammakorrekturschaltung, Vielehe im Weißamplitudenbereich des Bildsignals eine "Amplitudenkompression bewirkt, und mit einer die Signalausgangsspannung unter Aufrechterhaltung der Gammakorrektur nach weiteren Erfordernissen behandelnden Schaltung. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine Korrektur der Schattenmodulation und/oder eine Schwarzpegelsteuerung der Videosignale. · : » -,-■.■·

Bei Fernsehanlagen müssen üblicherweise die Fernsehisgnale zur Kompensation bestimmter Nichtlinearitäten des Üb.ertragungs- und Empfangssystems vor der Übertragung bearbeitet werden, so daß das dem Betrachter dargebotene Bild die aufgenommene Szene getreu wiedergibt. Bei diesen Nichtlinearitäten handelt es sich insbesondere um den Gammaverlauf der Bildröhre und die in'der Aufnahmeröhre auftretende Schattenmodulation.

Bei einem FernsehtSLd versteht man unter Gamma einen numerischen Wert des Kontrastgrades im Bild. Eine Gammakorrektur des Videosignals ist notwendig, damit das übertragene Fernsehsignal von einem Fernsehempfänger richtig wiedergegeben wird. Die in Fernsehempfängern verwendeten Bildröhren arbeiten üblicherweise derart nichtlinear, daß die Schwarzanteile des Videosignals komprimiert und die Weißanteile des Videosignals gedehnt werden. Der Schwarzweißbereich,, oder die Grauskala, eines einfarbigen Fernsehsignals oder der Helligkeitsanteil eines FarbfernsehsignaJs

0098AO/U57 .

wird durch Amplitudenänderungen des Videosignals wiedergegeben. Wenn man einer nichtlinearen Bildröhre eines Fernsehempfängers ein in seiner Amplitude linear veränderliches Videosignal zuführen würde, dann würde der Kontrast bereich des Bildes entsprechend der nichtlinecren Übertragungscharakteristik der Bildröhre in unerwünschte'¹ 'Weise verkleinert. Daher soll das Videosignal vor seiner Übertragung derart einer Gammakorrektur unterzogen werden, daß das im Fernsehempfänger wiedergegebene Signal in dem gewünschten Kontrastbereich vorliegt. ÜDlicherweise wird die Gammakorrektur durchgeführt, indem die von der Fernsehkamera abgenommenen Videosignale durch eine nichtlineare Schaltung geführt werden, die zwischen Eingang und Ausgang eine bestimmte Exponentialcharakteristik hat, so daß das Signal mit Rücksicht auf die nachfolgende,nichtlineare Übertragungscharakteristik der Bildröhre des Fernsehempfängers vorverzerrt wird. Grundsätzlich kann der Exponent dieser Übertragungsfunktion irgend einen vorbestimmten Wert haben, jedoch wählt man ihn üblicherweise so, daß das von der nichtlinearen Schaltung gelieferte Ausgangssignal gleich dem Eingangssignal, potenziert um den Exponenten 1/2 ist. Die für die Gammakorrektur der Fernsehsignale verwendete,nichtlineare Schaltung befindet sich üblicherweise in einem das Videosignal verarbeitenden Verstärker, der zwischen der Aufnahmeröhre und der Farbcodierschaltung angeordnet ist, wo die Videosignale vor ihrer Übertragung mit einem Hilfsträger vereinigt werden.

Unter Schattenmodulation versteht man Amplitudenänderungen des Videosignals, die von Ungleichmäßigkeiten der Aufnehmeoptik oder der Elektronenstrahlabtastung der Aufnahmeröhre herrühren. Eine Schattenmodulation kann sich beispielsweise in einer Amplitudenverringerung der abgeleiteten Videosignale ausdrücken, wenn die Kanten eines Rechteckrasters der Aufnahmeröhre von einem Elektronenstrahl abgetastet werden.

009840/U67

Diese Schatteneffekte beeinflussen sowohl einfarbige ".'ate auch

farbige Fernsehsignale. Im Falle einer Farbkamera mit drei Bildaufnahmeröhren zur Erzeugung der Rot-, Blau- und Grünsignale kann eine Schattenkorrektur für alle drei Aufnahmeröhren erforderlich sein, so daß die Farbsignale und die Helligkeitssignale, die durch die Matrizierung der Farbsignale abgeleitet worden sind* die Farben und die Helligkeit sämtlicher Flächen der aufgenommenen Szene gleichförmig wiedergeben«. Es ist bekannt^, daß man mit sogenannten Schattengeneratoren Schattenkorrektursignale. zur Korrigierung der Amplitude und Polarität erzeugen kann, indem man Sägezahnsignale und Parabelsignale mit der Zeilenfrequenz und Bildfrequenz.kombiniert. Diese Korrektursignale werden mit aen Videosignalen vereinigt, so daß korrigierte Videosignale entstehen» · ' . ■ ." - " -

Es ist bislang Ufolich gewesen,, die Schattenkorrektur und die Gammakorrektur für die Videosignale getrennt durchzuführen. Beispielsweise werden auf einen bestimmten Pegel geklemmte Videosignale einem Schattenmoäulator zugeführt,, üer von einem Schatten= generator ebenfalls die Schattenkoraektursignale erhält» Die schattenkorrigierten Videosignale werden dann auf eine Gammakorrekturschaltung gegeben, welche mehrere Dioden enthalten kann, die auf zunehmend höhere Festpotentiale vorgespannt sind, so daß die bereits schattenkorrigierten Videosignale entsprechend den Eigenschaften der nichtlinearen Diodenschaltung gammakorrigiert werden. Die nunmehr schattenkorrigierten und gammakorrigierten Videosignale werden dann vor ihrer Übertragung weiteren Signalverarbeitungsschaltungen in der Kamerakette zugeführt.

Es ist häufig erforderlich, den Schwarzpegel der Videosignale einzustellen, damit Unterschiede dieses Pegels in von verschiedenen Signalquellen stammenden Signalen ausgeglichen werden. Wenn beispielsweise keinerlei Korrektur oder Einstellung durchgeführt wird, dann unterscheidet sich beispielsweise der Schwarzpegel von durch eine Farbfernsehkamera erzeugten,elektrischen Signalen,

0098 AQ/U5 7

wenn verschiedene Filme auf die Aufnahmeröhren projiziert werden. Diese Schwarzpegelunterschiede sind durch unterschiedliche Filmdichten der Schwarzstellen eines Bildes bedingt, wobei die Lichtdurchlässigkeit dieser schwarzen Bildteile für die einzelnen Filme unterschiedlich sind. Korrigiert man die Videosignale, die von unterschiedlichen Filmen oder anderen Signalquellen abgeleitet sind, nicht, so ist zu erwarten, daß die Signale unterschiedliche Austastimpulsamplituden haben, also Unterschiede zwischen dem den Schwarzwert eines Bildes im Videosignal darstellenden ^ Pegel und einem Bezugs- oder Austastsignalpegel. Es ist daher z zweckmäßig, Mittel vorzusehen, mit Hilfe deren der Schwarzsignalpegel gegenüber dem Bezugsaustastpegel einstellbar ist, während andererseits der Spitzen- oder Weißpegel des Videosignals in einer vorbestimmten Beziehung zum Bezugspegel bleibt. Eine dies bewirkende Schaltung kann als Austastamplitudensteuerschaltung bezeichnet werden.

Bisher hat man derartige Austastamplitudeneinstellungen durch eine Justierung des Schwarzbildes des Videosignals in einer Stufe, durch eine anschließende Gammakorrektur des Signals und durch Rückführung eines Teils des gammakorrigierten Signals über eine "Weißimpulsschaltung" auf eine in ihrer Verstärkung steuerbare, fc der Schwarzpegelstufe vorausgehende Stufe durchgeführt, um auf diese Weise den Weißpegel konstant zu halten. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine umfangreiche Schaltung, wie sie beispielsweise in dem US Patent 3 368 033 beschrieben ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Schaltung, welche die Funktionen der Schattenkorrektur und Gammakorrek+ tür des Videosignals zusammenfaßt und auf einfache Weise eine Einstellung der Austastamplitude ermöglicht, ohne daß die Weißsignalspitzen des Videosignals dadurch verändert würden. Hierdurch sollen Aufwand und Kosten der Signalverarbeitungsschaltung in einer Fernsehkamera verringert werden.

009840/1457

Diese Aufgabe wird bei einer Fern sehkamera mit einer nichtlinear \ arbeitenden Gammakorrekturchaltung, welche im Weißamplituden- '' bereich des Bildsignals eine Amplitudenkompression bewirkt, mit \ einer die Signalausgangsspannung unter Aufrechterhaltung der j Gammakorrektur nach weiteren Erfordernissen behandelnden Schal- j tung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gammakorrekturschal-ί tung eine nichtlineare Übertragungsschaltung mit Bauelementen, deren Leitfähigkeit von einer angelegten Spannung abhängig ist, ; aufweist und daß die Leitfähigkeit dieser Bauelemente entsprechen^ den weiteren Erfordernissen mittels einer entsprechenden Spannungsquelle gesteuert wird. ■'■

Auf diese Weise wird eine virtuell unabhängige Konditionierung durch die beiden unterschiedlichen Informationen der Ausgangssignalspannung, welche übertragen oder gesendet werden soll, : möglich, indem die Spannung der entsprechenden Spannungsquelle j unmittelbar einem Punkt der Schaltung zugeführt wird, wobei diese ' Schaltung in> jedem Falle in bequemer Weise die Einbringung der ersten Konditionierungsinformation, also der gewünschten Gamma- ; korrektur, ermöglicht. " ■ " ΐ

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung können die spannungsabhängigen Bauelemente in Form von gleichen Dioden vorliegen, , die im Betrieb auf der Reihe nach ansteigende Festpotentiale vorgespannt sind und zwischen einen gemeinsamen Übertragungspunkt und entsprechende Spannungsteilerausgänge geschaltet sind, welche das Potential zwischen dem Konditionierungsspannungspunkt (Span- ; hung der betreffenden Spannungsquelle) und dem Bezugsspannungsj punkt unterschiedlich aufteilen. Das bringt den bedeutenden Vorj. teil, daß die Ga^unakurve durch Dioden vom gleichen Typ realisiert: ! werden kann, was für integrierte Schaltungen sehr.bequem istι : ί diese Dioden werden dann sämtlich durch feste Widerstandsketten j vorgespannt, welche zwischen dieselben zwei Dioden geschaltet ,' sind.

Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, daß der eine der beiden Signalpegel, der Schwarzpegel oder der Weißpegel, im Ausgangssignal vorbestimmt 1st und die Dioden so arbeiten, daß sie für Signale dieses einen Pegels alle gesperrt sind, für Signale des anderen Pegels dagegen alle leiten und zwischen diesen Pegeln nacheinander leitend werden. Die Folge hiervon ist, daß eine minimale Anzahl von Dioden benötigt wird und einer der beiden Signalpegel, also der Schwarzpegel oder der Weißpegel im endgültigen Ausgangssignal diese Justierung nicht verlassen kann, beispielsweise bei Fällen wie Drift der Dioden.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfirding besteht darin, daß das endgültige Ausgangssignal im Sinne einer Mittelwertbildung aus dem Gammakorrektursignal, das von der erwähnten Übertragungsschaltung (die bei Festwiderständen natürlich eine feste Gammakorrektur-Exponentialkennlinie hat) abgeleitet ist, mit einem (im allgemeinen verstärkten) linearen Eingangssignal zusammengesetzt wird, so daß das Exponentialgesetz (Exponent) näher an eins gewählt werden kann, derart, daß eine Anpassung an die bekannten Wiedergabecharakteristika einer bestimmten Empfangsstelle durch eine geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses erreicht wird. Beispielsweise können in einigen Fällen von Zeit zu Zeit unterschiedliche Empfänger verwendet werden, und eine Flexibilität bei der Wahl der Gammakorrektur für die Übertragung kann daher wünschenswert sein. Diese Wahl läßt sich durch ein voreinstellbares Potentiometer bewirken.

Die Erfindung ist nun im folgenden anhand der Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer kombinierten Schatten- und Gammak-orrekturschaltung nach der Erfindung

Fig. 2 typische Übertragungskennlinien und Wellenformen der Schaltung nach Figur 1

009840/1457

Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Funktionen der Gammakorrektur und der Austastamplitudeneinstellung zusammengefaßt sind und -

Fig. 4 typische Kennlinien und Wellenformen der Schaltung nach Figur 3.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltung vereinigt die Funktionen der Schattenkorrektur und der Gammakorrektur von Videosignalen, die von einer Fernsehaufnahmetföhre stammen. Eine Videosignalquelle Xl- wird an einen Ausgangsanschluß 12 der Korrekturschaltung angeschlossen. Es versteht sich, daß die Videosignale auf den nominellen Schwarzpegel geklemmt und begrenzt sind. Vom Anschluß 12 gelangen die Videosignale über einen Widerstand 13 auf die Basis eines Transistors 14, der als Emitterfolger geschal· tet ist. Widerstände 15 und 16 dienen der Vorspannung der Basis/ des Transistors 14; der Widerstand 15 liegt an einer positiven Spannung, der Widerstand 16 an Masse. Der Emitter des Transistors 14 ist über einen Widerstand 18 an eine negative Spannung angeschlossen.

Die am Anschluß 12 auftretenden Videosignale werden ferner über einen Widerstand 20 an eine nichclineare Dämpfungssehaltung geführt. Eine Diode 21 liegt zwischen dem 'Widerstand 20 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 24 und 25, deren andere Enden an einer Klemme 40 bzw. Masse liegen. Eine Diode 22 ist zwischen den Widerstand 20 und den Verbindungspunkt von Widerständen 26 und 27 geschaltet, deren andere Enden ebenfalls an der Klemme bzw. an Masse liegen. Weiterhin ist eine Diode 2j5 zwischen,den Widerstand 20 und den Verbindungspunkt von Widerständen 28 und geschaltet, deren andere Enden entsprechend an der Klemme 40 und Masse liegen. Zwischen die Kathode der Diode 21 und eine positive Spannungsquelle ist ein Widerstand 30 geschaltet. Ferner ist ein Widerstand 31 zwischen die Kathode der Diode 22 und eine positive Spannungsquelle geschaltet.

009840/U57

Der Verbindungspunkt der Anoden der Dioden 21, 22 und 23 mit dem Widerstand 20 liegt an der Basis eines Transistors 60, dessen Kollektor an einer positiven Spannung liegt und dessen Emitter über einen Widerstand 62 an einer negativen Spannung liegt. Zwischen den Emittern der Transistoren 14 und 60 liegt ein Potentiometer 64, dessen Abgriff an den Ausgangsanschluß 65 geführt ist.

Ein rückgekoppelter Verstärker mit den Transistoren 33* 34 und Jk 35 ist zwischen eine Matrixschaltung und die nichtlineare Dämpfungsschaltung eingefügt. Die Transistoren 33 und 34 bilden einen Differenzverstärker. Die Basis des Transistors 34 IJe gt an Masse, sein Kollektor an einem positiven Potential und sein Emitter am Emitter des Transistors 33· Beide Emitter sind über einen Widerstand 37 an ein negatives Potential geführt. Die Basis des Transistors 33 liegt über einen Widerstand 38 an einer negativen Spannungsquelle, während der Kollektor des Transistors 33 über einen Widerstand 36 an einer positiven Spannungsquelle liegt. Der Kollektor des Transistors 33 1st ferner mit der Basis des Transistors 35 verbunden, dessen Kollektor wiederum an einem positiven Potential liegt, während sein Emitter mit der Klemme 40 und über einen Rückführungswiderstand 39 mit der Basis des r Transistors 33 verbunden ist. Die Klemme 40 ist alt dem Verbindungspunkt der Widerstände 24, 26 und 28 verbunden.

Ein Schattensignalgenerator 57 geeigneter Art liefert Sägezahnwellen und Parabelwellen von Horizontal- und Vertikalfrequenz an die Potentiometer 41, 42, 43 und 44. Die Abgriffe dieser Potentiometer können so eingestellt werden, daß Sägezahn- und Parabelwellen einer gewünschten Amplitude und Polarität durch die Matrixwiderstände 45, 46, 47 und 48 zu einem Kondensator 49 gelangen. Am Ausgang der Matrix wird eine kombinierte Senattenkorrekturwellenform über den Kondensator 49 auf die Basis des Transistors 33 des DifferenzVerstärkers 32 gegeben.

Q09840/U57

■-■-■. ■■ χ '

Im Betrieb werden die Videosignale 11, die in geeigneter Weise auf den Schwarzpegel geklemmt und begrenzt sind, dem Eingangsanschluß 12 zugeführt und durch den Widerstand 13 gedämpft, ehe sie der Basis des Transistors 14 zugeführt werden. Vorspannungswiderstände 15 und 16 sind so bemessen, daß der Transistor 14 auf den Schwarzpegel des gedämpften Videosignals I7 vorgespannt wird. Der Transistor l4 ist als Emitterfolger geschaltet, und die an seinem Emitter auftretende Signalform 19 ist praktisch die gleiche wie die Eingangsvideosignalform 17. Die am Anschluß 12 erscheinenden Videosignale 11 werden ferner der nichtlinearen Dämpfungsschaltung mit den Dioden 21, 22 und 23und Widerständen 24 bis 31 zugeführt. Die Kathode der Diode 21 wird durch die Widerstände 24, 25 und 30 vorgespannt, die Kathode der Diode 22 wird durch die Widerstände 26, 27 und 31 vorgespannt, und die Diode 23 wird durch die Widerstände 28 und 29 vorgespannt. Ein . gemeinsames Vorspannungspotential, welches durch den Transistor 35 in der nachfolgend erläuterten Weise erzeugt wird, wird der ' Klemme 40 zugeführt. Die Werte der Vorspannungswiderstände 24 [ bis 31 sind so gewählt, daß die Dioden 21, 22 und 23 bei aufeinan4 derfolgend höheren Pegeln des Eingangsvideosignals leitend werden^ derart, daß die Dämpfung dieser Schaltung mit zunehmenden Ein- ' gangssignalpegeln größer wird.

In Figur 2 stellt die Kurve 51 die Kennlinie der nichtlinearen Schaltung dar, wobei an der Klemme 40 ein festes Vorspannungspotential anliegt. Die Knickpunkte 52, 53 und 54 der Kurve SI ; stellen die Punkte des Leitendwerdens der Dioden 21, 22 bzw. 23 dar. Für eine feste Vorspannung an der Klemme 40 wird die Signal-| form 11 durch die niehtlineare Dämpfungsschaltung so abgewandelt,ι daß an der Basis des Transistors 60 die Signalform 61 erscheint. ; Der Transistor 60 ist als Emitterfolger geschaltet, und die an '-seinem Emitter auftretende Signalform 63 1st praktisch die gleich^ wie die Videosignalform 61. Die Grundpegel und die Amplitude der j

Videosignalformen 19 und 63 sind die gleichen. Die Videosignalform 63 ist durch die nichtlineare Schaltung so gammakorrigiert

worden, daß sie mit der Signalform Il über einen Exponentialzusaramenhang mit dem Exponenten etwa 0,4 verknüpft ist. Durch eine geeignete Wahl der Werte der Vorspannungswiderstände 24 bis 31, derart, daß die Dioden 21, 22 und 23 nacheinander an den gewünschten Spannungen zu leiten beginnen, kann die Videosignalform auch nach einem anderen Exponentialgesetz, also mit einem anderen Exponenten als 0,4, verformt werden.

Die Schattenmodulationskorrektur wird durch Überlagerung eines j zusammengesetzten Schattenkorrektursignals mit der an der Klemme < 14 erscheinenden Vorspannung bewirkt. Der rückgekoppelte Verstärker mit den Transistoren 33* 34 und 35 erzeugt bei Fehlen eines Korrektursignals an der Basis des Transistors 33 ein festes Vorspannungssignal an der Klemme 40. In diesem Falle wird eine konstante Ausgangsspannung am Kollektor des Transistors 33 erzeugt und der Basis des Transistors 35 zugeführt, und es erscheint am Emitter des Transistors 35 und an der Klemme 40 eine entsprechende Festspannung. Der Widerstand 39 koppelt einen Teil dieser festen Vorspannung zurück auf die Basis des Transistors 33* so daß eine Rückkopplung auftritt, welche eine konstante Vorspannung an der Klemme 40 sicherstellt.

Der Basis des Transistors 33 wird ein zusammengesetztes Schattenkorrektursignal zugeführt, so daß die Vorspannung an der Klemme 40 entsprechend der zugeführten Signalform geändert wird. Der Schattensignalgenerator 57 liefert Sägezahn- und Parabelsignale mit der Vertikal- und Horizontalfrequenz an die Potentiometer 41, 42, 43 und 44. Die Abgriffe dieser Potentiometer sind so eingestellt, daß Schattenkorrektursignalformen geeigneter Amplitude und Polarität den Matrixwiderständen 45, 46, 47 und 48 zugeführt werden. Die Korrektursignalformen werden in der Matrixschaltung zu einem zusammengesetzten Korrektursignal kombiniert, welches ¹ über den Kondensator 49 auf die Basis des Transistors 33 gelangt und die Vorspannung an der Klemme 40 dynamisch verändert.

009840/U57

Ιη^: M-ljur 2 stellt die Kurve 51a die Kennlinie der nichtlinearen I Dämpfungsschaltung dar, wenn der Vorspannung an der Klemme 40 eine zusammengesetzte Schattenkorrektursignalform überlagert wird. Zum Zwecke der Veranschaullchung gibt die Kurve 51a die Zufügung einer einzigen Horizontalsägezahn-Korrekturwellenform zum festen Vorspannungspotential wieder. Es versteht sich jedoch, daß die der Basis des Transistors 33 züge führte-, kombinierte Schattenkorrektursignalform, die mit dem Vorspannungspotential an der Klemme 40 zusammengefaßt wird, irgend eine Kombination von Signalformen sein kann, welche vonden Schleifern der Potentiometer 41, 42, 43 und 44 abgenommen werden. Figur 2 veranschaulicht die Wirkung der nichtlinearen Schaltung auf die Vldeosignalform 55» welche der dem Anschluß 12 zugeführten Videosignalform 11 entspricht. Die Signalform 56 nach Figur 2 ist ähnlich, der Signalform 63, welche am Emitter des Transistors 60 auftritt, wenn nur eine dem eingeschwungenen Zustand entsprechende Vorspannung der Klemm· 40 zugeführt wird. Durch Vergleich der Videosignalformen 55 und 56 ergibt sich, daß die Kennlinie 51 der Dämpfungsschaltung die Eingangssignalform 55 so abgewandelt hat, daß die Pegel höherer Spannung der Signalform 55 stärker als die Pegel niedriger Spannung gedämpft werden. Diese Kennlinie sorgt für eine Gammakorrektur der Videosignalform.

Die Signal form 56a in Figur 2 stellt die Signal form 63^s am -Emitter des Transistors 60 dar, wenn ein Sägezahn-Scfcattenkorrektursignal der gleichen Frequenz wie die Videosignalform dem rückgekoppelten Verstärker 32 zugeführt wird.

Die Kurve 51a veranschaulicht die veränderte Kennlinie der nichtlinearen Dämpfungsschaltung, wenn dem festen Potential an der Klemme 40 die beschriebene Schattenmodulatlonssignalform überlagert wird. Die Signalform 56a ist daher durch die/dürch die Kurve 51a dargestellte Kennlinie modifiziert worden. Auf diese Weise läßt sich die Schattenmodulationskorrektur mit der nichtlinearen Gammakorrektur so zusammenfassen, daß die Videosignal-

0098A0/U57

- 12 -

form 63 sowohl schattenkorrigiert als auch gammakorrigiert ist.

Die Schatten- und Gammakorrektursignalform 63 und die lineare Videosignalform 19 werden beide dem Potentiometer 64 so zugeführt daß durch eine richtige Einstellung des Abgriffs des Potentiometers 64 die Videosignalform 66 am Ausgahgsanschluß 65 eine Schatten- und Gammakorrektur nach irgend einem Exponentlalgesetz erfahren hat, welches zwischen einer Kurve mit dem Exponenten 0,4 der nichtlinearen Schaltung und dem Exponenten 1 der linearen Videosignalform 19, welche am Emitter des Transistors 14 auftritt, liegt. Die beschriebene Schaltung kann zur Schattenmodulatbnskorrektur und Gammakorrektur für beliebige Videosignalformen verwendet werden. Bei einertypischen Farbfernsehkamera, bei der getrennte Rot-, Grün- und Blausignale von den drei Bildaufnahmeröhren abgeleitet werden, kann die beschriebene Schaltung in allen drei Videokanälen mit der geeigneten Einstellung der Schatten- und Gammakorrektur für jeden Kanal verwendet werden.

Durch die Zusammenfassung der Funktionen der Schattenmodulationsund Gammakorrektur entfällt die Notwendigkeit eines gesonderten Verstärkungsmodulators, dem die Schattenkorrektursignale und die Videosignale nach dem Stande der Technik zugeführt werden. Ferner erlaubt der rückgekoppelte Verstärker mit der niedrigen Eingangsimpedanz an der Basis des Transistors 33 die Matrizierung der einzelnen Schattenkorrektursignalformen an diesem Punkt der Schaltung, so daß im Schattengenerator keine Matrixstufe erforderlich ist.

Die Transistoren 14, 33, 34, 35 und 60 werden vorzugsweise alle in einer integrierten Schaltung ausgebildet, so daß sie den gleichen Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind und die Stabilität der Schaltung größer ist als bei Anordnungen mit getrennt gekapselten Transistoren. Eine sich für diesen Zweck eignende integrierte Schaltung ist beispielsweise die lineare, integrierte RCA Schaltung CA 3045.

0098A0/U57

Figur 3 stellt ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der ;

Erfindung dar, in welcher die Funktionen der Gammakorrektur und \

der Austastämplitudensteuerung zusammengefaßt sind. Die dieselbe ;

Funktion wie in Figur 1 ausübenden Bauelemente sind mit den sei- ;

ben Bezugsziffern bezeichnet. i

Dem Eingangsanschluß 7I werden in der beschriebenen Weise geklemm_r te Videosignale 70 zugeführt, die dann auf die Basis eines Transistors 72 gelangen. Der Kollektor des Transistors 72 ist mit ; einem Schwarzwertbegrenzer 74 verbunden, dessen Ausgang wiederum ; an einerAusgangsklemme 75 liegt. Der Emitter des Transistors 72 liegt über einen Widerstand 73 an einer positiven Spannung. Parallel zum Widerstand 73 liegt eine nichtlineare Schaltung mit den Dioden 77 bis 81, deren Kathoden an·den Emitter des Transistors 72 angeschlossen sind, während ihre Anoden an die Verbindungspunkte der Vorspannungswiderstände 82 und83* 84 und 85* 86 und 87, 88 und 89 bzw. 90 und 9I gelegt sind. Die anderen Enden der Widerstünde 82, 84, 86, 88 und 90 liegen an einer positiven Spannung, während die anderen Enden der Widerstände 83* 85, 87> 89 und 91 am Emitter des Transistors 35 liegen.

Die Transistoren 33 und 34 sind als Differenzverstärker 32 geschaltet, der Transistor 35 ist als rückgekoppelter Verstärker geschaltet, wie es bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben ist.

Die Basis des Transistors 33'liegt über einen Widerstand 92 an einer Klemme 94 und über einen Widerstand 93 an einer Klemme 95. An den Klemmen 94 und 95 liegen Spannungen zur Steuerung des Gleichspannungsschwarzpegels, die von örtlichen und entfernten Steuerschaltungen stammen, welche an Gleichspannungsquellen angeschlossene Potentiometer aufweisen können. Der niederohmige Eingang des Differenzverstärkers 32 ermöglicht eine bequeme Ma^ri zierung der verschiedenen Schwarzpegelsteuerspannungen an diesem Punkt.

00*8-40/

Im Betrieb wird die Videosignalform 70, in welcher der während des Austastintervalls auftretende Signalteil auf einen festen Bezugspegel (beispielsweise +2V) geklemmt worden ist, der Basis des Transistors 72 zugeführt. Entsprechende Signale werden im Emitterkreis am Widerstand 73 und in der die Dioden 77 bis 8l enthaltenden nichtlinearen Schaltung erzeugt. Die Dioden 77 bis 8l sind mit Hilfe der Widerstände 82 bis 91, welche zwischen eine positive Spannung (beispielsweise +10V) und die Klemme 40 geschalt tet sind, vorgespannt. Wenn die Schwarzpegelsteuereingangssignale an den Klemmen 9^ und 95 so eingestellt sind, daß die Spannung an der Klemme 40 einen minimalen Wert (beispielsweise OV) hat, dann leiten alle Dioden 77 bis 8l für Eingangsvideosignalpegel (Signalform 70) bei oder oberhalb des Bezugsaustastpegels (+2V). Wenn das Eingangsvideosignal 70 anwächst (d.h. stärker positiv wird), dann hören die Dioden 77 bis 8l nacheinander auf zu leiten, wenn ihre entsprechenden Vorspannungen überschritten werden. Wenn die Dioden 77 bis 81 aufhören zu leiten, dann werden ihre Vorspannungswiderstände vom Widerstand 73 abgetrennt, die Impedanz im Emitterkreis des Transistors J>2 wächst an, seine Verstärkung nimmt ab und sein Kollektorstrom sinkt nichtlinear bis auf den Weißspitzenpegel des Videosignals 70.

Die Signalform 96 in Figur 4 ist eine typische Videosignalform ohne Austastamplitudenanteil, welche der Basis des Transistors 72 zugeführt wird. Die Kurve 78 ist eine typische Übertragungskennlinie der nichtlinearen Schaltung mit den Dioden 77 bis 8l, wenn die Verbindungsklemme 40 nominal auf OV liegt. Die Signalform 100, die in Figur 4 durch eine ausgezogene Kurve dargestellt ist, ist das typische gammakorrigierte Videoausgangssignal, welches von dem Begrenzer 74 im Kollektorkreis des Transistors 72 abgeleitet wird. Die Wellenform 100 stellt die Wirkung der nichtlinearen Schaltung auf linear anwachsende Videosignale dar. Die Videosignalform /6 an dsr Ausgangsklemme 75 wird wegen der Umkehrung des Videosignals zwischen Basis und Kollektor des Transistors 72 ebenfalls umgekehrt.

_

009840/1457

- .·■■. . ι

- 15 -

■ Um den Austastamplitudenanteil des Videosignals auf dem gewünschten Pegel zu halten, können entweder die Videosignale oder die von ihnen abgeleiteten Bildsignale auf einem Monitor beobachtet und mit einem Bezugssignal verglichen werden. Wenn die der Basis des Transistors 72 zügeführten Eingangsvideosignale eine uner-Ϊ wünschte Austastkomponente enthalten, dann wächst die der Basis j des Transistors 33 zugeführte Schwarzpegelsteuerspannung negativ ! an und die Spannung an der Klemme 40 steigt daher ins Positive. • Diese ansteigende, positive Spannung erzeugt eine Verschiebung der Spannungen, bei welchen die einzelnen Dioden γ.7 bis 81 aufhören zu leiten (die Absehaltspannungen werden in positiver Richtung-verschoben). Weiterhin steigt der maximale Emitterstrom (und Kollektorstrom) der dem Transistor 72 von der Spannungsquelle (+V) über die Parallelschaltung des Widerstands 73 mit den Dioden 77 bis 8l ,(wobei der Strom während eines Minimalspannungsanteils der angelegten Eingangssignalform zugeführt wird) im Vergleich zum maximalen Emitter-(und Kollektor-)strom, der im oben beschriebenen Fall erzeugt wird (also bei OV an der KIem- ! me 4θ). Der Schwarzklipper 74 ist so angeordnet, daß diejenige -' Amplitude des Kollektorstroras abgeschnitten wird, welche den j enl- : gen Strom übersteigt, der bei der Vorspannung 0 an der Klemme 40 und bei nominaler Schwarzpegeleingangsspannung an der Basis des Transistors 72 fließt. Hat das Eingangsvideosignal die Sighalform 9/ (Figur 4), dann wird die Übertragungscharakteristik zwischen der Eingangsklemme 71 und. der Ausgangsklemme 75 entsprechend der Kennlinie 99 modifiziert. Die dabei entstehende Ausgangssignalform ist gestrichelt als Signalform 101 dargestellt und fällt praktisch mit der vorbeschriebenen Signalform 100 zusammen. Der Austastahteil der Eingangssignalform 97 erscheint nicht in der Ausgangssignalform 101.

Die Widerstände 82 bis 91 sind so gewählt, daß die Proportionalität b/a = d,, c zwischen den Kennlinien 98 und 99 erhalten bleibt» Sämtliche Dioden 77 bis 8l sind so angeordnet, daß sie Unter allen Bedingungen vor Breichen des Weißpegels abschalten, so daß

009840/U57

sich der Weißpegel im Kollektorkreis nicht ändert. Auf diese Weise kann der Schwarzpegel der Videosignale verändert werden, ohne daß der Weißpegel oder die dem Signal durch die nichtlineare Schaltung erteilte Gammacharakteristik (die durch die Wahl der Widerstände 82 bis 91 bestimmt ist) verändert wird.

Jede der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Schaltungen können auch unabhängig in einer Fernsehkamea für die Schatten- und Gammakorrektur verwendet werden, während der Schwarzpegel kon_fc stant gehalten wird, bzw. für die Gammakorrektur und die Austast-" impulssteuerung, währed der Weißpegel konstant gehalten wird.

Gegebenenfalls können die beiden Schaltungen zusammen verwendet werden, so daß eine Gammakorrektur, eine Schattenkorrektur und eine Schwarz- und Weißpegelsteuerung erreicht wird, wodurch gegenüber früheren Anordnungen eine wesentliche Reduzierung des gesamten Schaltungsaufwändes erreicht wird. Für einen gemeinsamen Betrieb kann der Ausgangsanschluß 65 bei Figur 1 mit dem Eingangsanschluß 71 der Figur 3 zusammengeschaltet werden, da die am Anschluß 65 auftretenden Signale auf einen Schwarzpegel geklemmt sind . Die Gammakorrektur ergibt sich aus der durch die beiden nichtlinearen Schaltungen eingeführten Korrektur, so daß, wenn beispielsweise ein Gammakorrekturexponent von 0,5 gewünscht wird, j ^ der Exponent für die beiden niehtllnearen Schaltungen jeweils j etwa 0,7 gewählt wird. !

O098A0/1A57

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Fernsehkamera mit einer nichtlinear arbeitenden Gammakorrekturschaltung, welche im Weißamplitudenbereich des Bildsignals eine Amplitudenkompression bewirkt, und mit einer die Signalausgangsspannung unter Aufrechterhaltung der Gammakorrektur nach weiteren Erfordernissen behandelnden Schaltung, dadurch gekennzeichnet , daß die Gammakorrekturschaltung eine nichtlineare Übertragungsschaltung (20 bis 23; J 2 bis 91) mit Bauelementen (21 bis 23j 77 bis 81), deren Leitfähigkeit von einer angelegten Spannung abhängig ist, aufweist, und daß die Leitfähigkeit dieser Bauelemente entsprechend den weiteren Erfordernissen mittels einer entsprechenden Spannungsquelle (57* 95; bzw. Schaltungspunkt 40) gesteuert wird.

   2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch g e k e η h zeich η e t , daß die spannungssteuerbaren Bauelemente j

   gleichartige Dioden (21,22,23;77,78,79,80,81) sind, die auf nach-j

   einander ansteigende Festpotentiale vorgespannt und zwischen ! einen gemeinsamen, Übertragungspunkt sowie entsprechende Spannungsteiler ausgänge geschaltet sind, wobei jeder Spannungsteilerabschnitt die Spannung zwischen dem KonditionierungsSpannungspunkt ^: (40) und einem Bezugsspannungspunkt in unterschiedliche Beträge i aufteilt.

   2· Fernsehkamera nach Anspruch 2, dadurch gekenn-^ ζ e i ohne t , daß einer der beiden Signalpegel (Schwarzpegel bzw. Weißpegel) im Ausgangssignal (61 oder 66; J6) vorbe- ι stimmt ist und dieDioden für Signale bei diesem einen Pegel nicht+ leitend sind, für Signale des anderen Pegels dagegen sämtlich leitend sind und bei zwischen diesen Pegeln liegenden Werten ' I leitend werden. i

   009840/U57

   4. Fernsehkamera nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

   'gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal (61) der eine bestimmte Exponentialkennlinie aufweisenden Übertragungsschaltung mit einem Signal (19)> welches in linearem Zusammenhang mit dem Eingangssignal steht, in einem derartigen Verhältnis zusammengefaßt wird, daß die Gammakorrektur mit einem Exponenten erfolgt, der zwischen den Exponenten der Exponentialkennlinie und der linearen Kennlinie liegt.

   5· Fernsehkamera nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Konditionierungsspannungspunkt (40) mit einer Quelle (57) für Schattenkorrektursignalformen, beispielsweise über einen gegengekoppelten Gleichspannungsverstärker (32) verbunden ist.

   6. Fernsehkamera nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e ikennzeichnet, daß die Schattenkorrektur mit Signalen von Zellen- und Bildfrequenz erfolgt.

   7· Fernsehkamera nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsschaltung (7/ bis 91), wenn eine oder mehrere Dioden leiten, einen Nebenschluß zur Emitterlast (73) eines Transistors (72) darstellt, welcher an seinem Kollektor, gegebenenfalls über einen Schwarzwertbegrenzer (74), das Videoausgangssignal (76) liefert, und daß die Dioden der Schaltung so angeordnet sind, daß sie in Richtung auf Weißsignalpegel nacheinander abschalten, und daß ferner die Konditionierungsspannung durch Spannungsquellen (94,95) der gewünschten Schwarzpegel (Austastamplitudensteuerung) gebildet werden.

   8. Fernsehkamera nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch einen Verstärker (32) mit Gleichstromrückführung (39)> welche eine hohe Eingangsimpedanz für die Konditionierungsspannungsquelle und einen festen Weißpegel bietet.

   009840/1457

   Leers e i te