DE2124570C3 - Verfahren und Anordnung zur Gewinnung definierter Farbwertsignale aus Schwarz-Weiß-Bildsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den zur schem Wege herzustellen oder in Schwarz-Weiß-Bild- 40 Abgrenzung und Digitalisierung von η Grau- bzw. aufnahmen bzw. Aufzeichnungen bei deren fernseh- Pegelbereichen des Schwarz-Weiß-Bildsignals verwendeten η Schwellwertschaltern in der Weise, daß die η Schwellwertschalter η definierten Farben zugeordnet und ihre den gleichen Farben zugeordneten, 45 amplitudengleichen Ausgangssignale gleichzeitig und parallel einer Matrix zugeführt und in dieser so nach farbmetrischen Gesichtspunkten zu den drei fernsehtechnischen Farbwertsignalen l/_R, U_ti und U_B für die Grundfarben Rot, Grün und Blau zusammengesetzt

additive Beimischung von η fremd erzeugten, d. h. 50 werden, daß bei deren Wiedergabe auf dem BiIdvon einer Farbsignalerzeugeranordnung gleichzeitig schirm in den den umgesetzten Grau- bzw. Pegelsowie nach einem vorbestimmten Phasen- und Amplitudenprogramm aus einem von einem Oszillator
abgegebenen, fernsehnormgerechten Farbträgersignal abgeleiteten Farbartsignalen definierter Farben 55
zu fernsehnormgerechten mehrfarbigen Farbbildsignalen FBAS ergänzt wird. Jedes der η dauernd an
den η Ausgängen der Farbsignalerzeugeranordnung
anliegenden Farbartsignale ist einem der η vorbestimmten und einzufärbenden Amplitudenwertstufen 60 bis zum Pegel 100% des Schwarz-Weiß-Bildsignals des Schwarz-Weiß-Biklsignals zugeordnet und wird einstellbar, so daß mit ihnen nicht nur Weißpegel dieser mit Beginn und für die Dauer ihres Auftretens
im Bildsignal additiv überlagert, wobei Beginn und
Ende der jeweiligen Überlagerung, d. h. Zumischung
der η Farbsignale von digitalen Austastsignalen ge- 65
tastet bzw. gesteuert wird, die eine Schwellwertdetektorschaltung aus den η von ihr abgegrenzten und
digitalisierten Amplitudenwertstufen ableitet.

tergrundgestaltung, besteht oftmals der Wunsch und das Bedürfnis, Farbwertsignale für definierte Farben, die mit realen Bildvorlagen nicht oder schwer darzustellen sind, auf elektronischem Wege herzustellen.

Weiterhin besteht z. B. der Wunsch, den für farbmeßtechnische Zwecke erforderlichen Farbbalken für die Grund- und Komplementärfarben des Newtonschen Farbenkreises bzw. Dreieckes auf elektroni-

mäßigen Übertragung eine oder mehrere Farben in definierte Grau- bzw. Pegelbereiche der Schwarz-Weiß-Bildsignale einzufärben und sie dann auf einem Farbbildempfänger wiederzugeben.

Durch die Offenlegungsschrift 2 053 555 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines mehrfarbigen Farbbildsignals aus einem Schwarz-Weiß-Bildsignal bekannt, bei dem das Schwarz-Weiß-Bildsignal durch

bereichen des Schwarz-Weiß-Bildsignals entsprechenden Helligkeitsbereichen des Schirmbildes die gewünschten η Farben entstehen.

Die mit ihrem Bezugsootential auf den Pegel 0 des Schwarz-Weiß-Bildsignals oder auf dessen Klemmpotential U₀ bezogenen Schwellwertspannungen der η Schwellwertschalter sind einzeln und unibhängig voneinander veränderbar sowie auf Werte

(100%), sondern jeder beliebige Pegelwert bzw. Pegelwcrtbereich in /1 gleich oder unterschiedlich große Grau- bzw. Pegelwertbereiche zerlegt werden kann. Oftmals ist es erwünscht, die η eingestellten Schwelhvertspannungen und mit diesen die einzufärbenden, d. h. in Farbbildsignale umzusetzenden Graubzw. Pegelbereiche gleichzeitig nach kleineren oder

größeren Pegelwerten des Schwarz-Weiß-Bildsignals hin zu verschieben. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird diese gleichzeitige Verschiebung der einzufärbenden Grau- bzw. Pegelbereiche des Schwarz-Weiß-Bildsignals dadurch ermöglicht, daß dem Bezugspotential der η Schwellwertspannungen oder dem Klemmpotential des Bildsignals eine von einer externen Quelle gespeiste, positive oder negative, in ihrer Größe einstellbare und

Im Fernseh-Studiobetrieb können mit ihm fernsehmäßig übertragene Schwarz-Weiß-Bildvorlagen (Dias, Schwarz-Weiß-Film-Kameraaufnahmen usw.) auf elektronischem Wege, d. h. während ihrer Übertragung eingefärbt und die eingefärbten in Farbbildsignale der Fernsehnorm umgesetzten Schwarz-Weiß-Bildsignale auf einem Farbbildschirm z. B. zur Hintergrundgestaltung bei Farbfernsehaufnahmen oder zur Erzeugung von Farbeffekten wiedergegeben

veränderbare Gleichspannung U_g überlagert wird, io werden.

und/oder daß der zur Austastung des Schwarzpegels Dabei kann die Zuordnung der definierten Farben

des aufbereiteten Schwarz-Weiß-Bildsignals verwen- zu Pegelbcreichen des Schirmbildes mit einem extern

dete, fernsehnormgerechte Austastimpulse verändert,

d. h. vergrößert oder verkleinert wird.

zugeführten Signal beliebiger Zeitfunktion z. B. bei der Hintergrundprojektion mit dem Begleitton zu dem

Hat weiterhin die dem Bezugspotential der 15 vordergrundigen Bildgeschehen variiert werden. η Schwellwertspannungen oder dem Klemmpoten- Weiterhin kann z. B. aus einem mit der Zeilenfre-

tial des Schwarz-Weiß-Bildsignals additiv überlagerte Gleichspannung U₁, eine nach einer vorgegebenen Zeitfunktion sich ändernde Amplitude U_g = k- /(f),

quenz wiederkehrenden Sägezahn ein Farbbalken mit definierten Farben des Newtonschen Farbkreises auf dem Bildschirm erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Auswertung von kristallographischen Aufnahmen und von Röntgenaufnahmen, da es nicht nur die Umsetzung eines von Weiß bis Schwarz gehenden Grauwertbereiches, sondern auch

dann können bei der Wiedergabe des erfindungsgemaß in Farbbildsignale FBAS für η Farben umgesetzten Schwarz-Weiß-Bildsignals auf dem Bildschirm eines Farbfernsehempfängers besondere Farbeffekte erzielt werden.

Nach einer anderen Variante des Erfindungsgedan- 25 die Umsetzung einer bestimmten Grauschattierung kens kann eine nach einer beliebigen oder definierten einer Schwarz-Weiß-Aufnahme in η definierte Far-Zeitfunktion erfolgende Änderung der Zuordnung ben ermöglicht. Mit dem erfindungsgemäßen Verder η definierten Farben zu Graubereichen des fahren können Strukturen und Schatten, die in der Schwarz-Weiß-Bildsignals bzw. Helligkeitsbereichen Schwarz-Weiß-Bildvorlage in ihrem Grauwert sich des aus den Signalen der η Schwellwertschaltern ab- 30 kaum unterscheiden und daher visuell kaum oder geleiteten Farbbildsignals dadurch erreicht werden, nicht erkennbar sind, in zwei oder mehrere, dicht bcdaß die von der Matrix jeweils aus den ihr zugeführ- nachbarte Pegclbereiche, d. h. Grauwerte aufgelöst ten Ausgangssignalen der Schwellwertschalter abge- und durch zwei oder mehrere definierte Farben sichtleiteten und an ihren drei Ausgängen anliegenden. bar bzw. unterscheidbar gemacht werden. Das heißt, drei fernsehtechnischen Farbwertsignale U_R, U₀ und 35 es können mit dem Auge nicht mehr oder nur schwer V_n zur Modulation ihrer Amplituden durch ein ex- erkennbare Feinstrukturen einer kristallographischen tern erzeugtes Signal S, gleichzeitig und parallel drei Aufnahme oder einer Röntgenaufnahme aufgelöst vom Signal S₂ angesteuerten Analogschaller als Auf- und durch Farben sichtbar gemacht werden. Die tastsignale zugeführt werden und daß die jeweils Auflösung eines eng begrenzten Grauwertbereiches gleichzeitig mit den Auftastsignalen sowie für deren 40 in zwei oder mehrere Pegelberciche, d. h. Farben, ist Dauer auftretenden Ausgangssignale der drei Ana- im wesentlichen nur durch den Störabstand des Bildsignals begrenzt.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung des erfindungEgemäßen Verfahrens sowie eines Ausführungsbcispiels einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und werden nachfolgend näher erläutert.

Die F i g. 1 und 2 dienen zur Erläuterung der Umsetzung eines Schwarz-Weiß-Bildsignals in η = 7

ten Pegelbereichen definierte Farben entstehen. Hier- 50 digitale Signale und deren Zusammensetzung (Mazu ist es lediglich erforderlich, daß das Signal, ehe es trizierung) zu drei Farbwertsignalen der Femsehden π Schwellwertschaltern bzw. der Klemmstufe
zugeführt wird, mit einem fernsehnormgerechten
Austastsignal ausgetastet und auf eine definierte Pegelanhebung 0 bis 100«/o aufbereitet und geklemmt 55
wird.

Um das durch überlagertem Schrot und durch zusätzliche Störsignale bedingte Zeilenausreißen zu
vermeiden und um das unter bestimmten Voraussetzungen wünschenswerte Verfließen der einzelnen 60 spiel für die Matrizierung (Zusammensetzung) dieser Farben zu erreichen, wird vorteilhafterweise dem zu π Signale U₁ bis U₁ zu drei fernsehnormgerechten verarbeitenden Schwarz-Weiß-Bildsignal eine hoch- Farbwertsignalen l/_Ä. Uq und U_n schematisch darfrequente Trägerschwingung mit einer Frequenz gestellt Die F i g. 1 a zeigt das von einem Bildgeber > 5 MHz additiv überlagert, die dann später, d. h. in gelieferte und aufbereitete d. h. auf ein definiertes den drei Farbwertsignalen durch geeignete Tiefpässe 65 Bezugspotential U₀ geklemmte und auf eine defiwieder eliminiert, d. h. unterdrückt wird. nierte. relative Pegelanhebung 0 bis lOO°/o verstärkte

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ins- Schwarz-Weiß-Bildsignal S_n, ein zeilen- bzw. horibesondere für folgende Anwendungsmöglichkeiten: zontalfrequenter Sägezahn von der Dauer 64 us, der

CJ fc? O

logschalter als fernsehtechnische Farbwertsignale für die Grundfarben Rot, Grün und Blau verwendet und zum normgerechten Farbbildsignal FBAS verarbeitet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch ein nicht fernsehtechnisches Signal, z. 13. ein Sinussignal, zu einem Farbbildsignal der Fernsehnorm umgewandelt werden, bei dessen Wiedergabe in definier

Die F i g. 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

In den F i g. 1 a, Ib und 1 c ist ein Beispiel für die Umsetzung eines Schwarz-Weiß-Bildsignals in η --- 7 definierten Farben zugeordneten, digitale Signale i/, bis U₇ mit Hilfe von π = 7 schematisch eingezeichneten Schwellwertschaltern SS₁ bis 55₇ sowie ein Bei-

gleichzeitig /ι = 7 Schwellwertschaltern SS₁ bis SS., zugeführt wird. Die Schwellvvertspannungen G₁ bis G₇ der n — l Schwellwertschalter SS_x bis SS₁ sind in ihrer Größe so eingestellt, daß ihre eingestellten Werte G₁ = 12,5 Vo, G., = 25°/o bis G₆ = 75⁰Zo und G, = 87,5°/o des relativen Pegels 100 ⁰Zo des Bildsignals S_n betragen und daß sie dadurch bedingt den Pegelbereich 0 bis 100°/« des Bildsignals S_n in einen nicht umzusetzenden Schwarzbereich 0 bis 12,5⁰Zo und in η = 7 aufeinanderfolgende Grau- bzw. Pegelbereiche P, bis P₇ unterteilen, deren Größe je 12,5 °/o des Pegels 100 % des Bildsignals S_n beträgt. Die Schwellwertschalter 55, bis 55. sind so ausgelegt und eingestellt, daß an ihren Ausgängen nur dann und nur so lange ein Signal anliegt, sobald und solange der Pegel des ihnen zugeführten Bildsignals 5_/( ihre Schwellwertspannungen G₁ bis G_{n r 7} überschreitet. Das heißt, am Ausgang des mit dem Schwellwert G₁ = H₁S⁰Zo eingestellten Schwellwertschalters 55_t liegt nur sobald und so lange das Ausgangssignal U₁ an, sobald und solange das Bildsignal 5_/f den relativen Pegel 12,5 «/0 überschreitet. Analog arbeiten die übrigen Schwellwertschalter SS₂ bis 55., die nur dann und so lange die Ausgangssignale U₂ bis LZ₇ liefern, solange und sobald das Bildsignal S₁₁ die relativen Pegelwerte 25 bzw. 37,5 bzw. 87,5 °/o überschreitet. Die Ausgangssignale U₁ bis U₇ der Schwellwertschalter 55, bis 5S₇ haben die gleiche konstante Signalamplitude. Sie unterscheiden sich lediglich in ihrer zeitlichen Dauer, die durch Zeitspannen bestimmt ist, über die das Bildsignal 5_i( jeweils die Schwellwertspannungen G₁ bis G₇ der einzelnen Schalter 55, bis SS.₂ überschreitet.

Die η =■ 7 Ausgangssignale U, bis U₇ werden erfindungsgemäß /i = 7 definierten Farben zugeordnet und einer Matrix zur Matrizierung d. h. Zusammensetzung in die drei Farbwertsignale U_R. U₀ und U_n der Fernsehnorm zugeführt, wobei die Matrizierung der η =■- 7 Signale U₁ bis U₇ so nach farbmetrischen Gesichtspunkten vorzunehmen ist, daß bei der Wiedergabe der drei Farbwertsignale U_R, U₁- und U₁₁ auf dem Bildschirm eines Farbempfängers oder Monitors die gewünschten bzw. definierten Farben in den entsprechenden Pegelbereichen entstehen. Als einfachstes Beispiel soll angenommen werden, daß nur eine der drei Grundfarben (Rot, Grün oder Blau) gewünscht wird, und zwar derart, daß über einem Pegel von 12,5 ⁰Ai des Eingangssignals 5_f( auf dem Wiedergabegerät nur ein Blau maximaler Sättigung entsteht. Da nur eine Farbe gewünscht wird (n = 1), ist auch nur ein Schwellwertschalter erforderlich. Wird nur eine der drei Grundfarben maximaler Sätti gung gewünscht, dann tritt von den drei Farbwert signalen U_R, U_n und U_B (Rot, Grün und Blau) nur das entsprechende, also in diesem Falle nur das Farbwertsignal U_H (Blau) mit einem Pegel von 100^e/o, bezogen auf die Studionorm von 0,7 V_ss an 75 auf. Wie aus den F i g. 1 a, Ib und 1 c ersichtlich ist, liefert der mit dem Schwellwert G₁ = 12,5⁰O eingestellte Schalter 5S₁ das entsprechende Signal U₁, das nur noch auf die Studionorm von 0,7 V„ an 75 Ohm gebracht werden muß und danach als Farbwertsignal U_n (Blau) zur Verfügung steht, während die anderen zwei Farbwertsignale U₀ und U_R den Pegel 0 haben. Hier besteht die Matrizierung nur darin, das Ausgangssignale U₁ des Schalters 5S₁ dem entsprechenden Ausgangskanal der Matrix für das Farbwertsignal U_n zuzuordnen. Ebenso können aber auch mit einem Schwellwertschalter, in diesem Fall der Schalter 55, mit dem Ausgangssignal U₁, alle in der Farbfernsehtechnik reproduzierbaren Farben erzeugt werden. Dazu ist es notwendig, das Signal U₁ mit den gewünschten Pegel anteilen auf die drei Farbwertsignale U_R, U₀ und Ug, d. h. auf die drei Ausgangskanäle der Matrix aufzuteilen. Auf dem Wiedergabegerät erscheinen dann alle Flächen, bei denen der Pegel des Eingangssignals eine eingestellte Schwelle überschreitet, in einer Farbe, die in Farbton und Farbsättigung nur abhängig ist von den Eigenschaften der verwendeten Matrix.

Bei Verwendung von zwei Schwellwertschaltern S5j und SS₁ mit den Ausgangssignalen U, und U₂ ist es möglich, nur einen bestimmten Pegelbereich, z. B. 12,5 bis 25 ⁰Zo des Bildsignals S_n in eine definierte Farbe auf dem Wiedergabegerät umzusetzen. Bildet man die dazu notwendige Differenz (^U₁-U_n) (bei U₁ = U₂ = 0,7 V_ss) und benutzt dieses Differenzsignal nur als blaues Farbwertsignal, so erscheint nur der Pegelbereich von 12,5 bis 25 ⁰A* auf dem Wiedergabegerät als Blau mit maximaler Sättigung, während die anderen Pegelbereiche, auch die über 25 "Zo als Schwarz wiedergegeben werden.

Der Schwellwertschalter SS.₂ liefert unabhängig von dem Schalter SS₁ dann, wie aus den F i g. 1 a und 1 b ersichtlich ist, ein Signal konstanter Amplitude, wenn der Pegel des Bildsignals S_n den Wert von 25"0 überschreitet. Es kann also das Ausgangssignal U„ separat zusätzlich zur Matrizierung herausgezogen werden. Der Pegelbereich von 25 bis 100⁰Zo wird dann unabhängig von der in dem Pegelbereich von 12,5 bis 25°A> erzeugten Farbe in eine andere, nur von den Eigenschaften der Matrix abhängige, definierte Farbe umgesetzt. Sind die Möglichkeiten, einen Pegelbereich in definierte Farbe umzusetzen bei zwei Schwellwertschaltern schon groß, so sind die Variationen bei Verwendung von mehreren, z. B. von η - 7 Schwellwertschaltern, noch wesentlich vielfältiger.

Als Ausführungs- und Anwendungsbeispiel für die Umsetzung eines Schwarz-Weiß-Bildsignals S_n in Farbwertsignale für n — l Farben des Newtonschen Farbkreises wird nachfolgend die Herstellung des in dei Farbfernsehmeßtechnik als Testsignal verwendeten Farbbalkensignals auf elektronischem Wege näher beschrieben. Das Testbalkensignal enthält über die Bildbreite verteilt sieben »Balken« definierter Farbe nebeneinander. Als definierte Farben werden dazu die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau sowie ihre Komplementärfarben Cyan, Purpur und Gelb mit maximaler Sättigung und als Pegelnormal ein Weiß mit 75⁰O Pegel gegenüber dem kompletten Farbbildsignal verwendet. Die Farben sind nach Helligkeiten geordnet, d. h. nach Schwarz folgt zuerst der Farbbalken Blau mit dem nach der Farbmetrik niedrigsten Helligkeitsbeiwert und dann in der Reihenfolge ihrer zunehmenden Helligkeitsbeiwerte die Farbbal ken für Rot. Purpur, Grün, Cyan, Gelb und Weil (Weiß zählt als Farbe).

Um für die genannten sieben Farben Farbwert signale herzustellen, wird das Bildsignal S_ß, z. B. eil zeilenfrequenter Sägezahn η = 7 Schwellwertschal tern SS₁ bis SS. zugeführt, die wie in den F i g, 1 und Ib dargestellt ist, einerseits mit ihren untei schiedlich groß eingestellten Schwellwertspannunge G, bis G₇, den Pegelbereich 12,5 bis 100°/o d< Bildsignals, d. h. dessen Weißpegel in η = 7 au

einanderfolgende Pegel- bzw. Graustufenbereiche P₁ bis P₇, z.B. gleicher Größe unterteilen (Fig. la) und die andererseits diese n — l aufeinanderfolgenden, in ihren Helligkeitswerten zunehmenden Graubzw. Pegelbereiche P₁ bis P₇ digital in η — 7 Ausgangssignale CZ₁ bis t/₇ gleicher Amplitude umsetzen (F i g. 1 b). Den η = 7 Pegel- bzw. Graustufenbereichen P₁ bis P₇ des Bildsignals S₁, und damit auch den aus deren digitalen Umsetzung resultierenden Aus-

S_n, ü. h. den kleinsten Unterschiedsbetrag mit dem zwei benachbarte Schwellwertspannungen eingestellt werden dürfen.

Zum anderen müssen die von der Matrix gelieferten drei fernsehnormgerechten Farbwertsignale U_R, U₀ und U_n zur Weiterverarbeitung im Studio zu einem Farbbildsignal FBA codiert werden. Dabei wird die Bandbreite des Chrominanzanteiles auf 1,3 MHz begrenzt. Das bedeutet, daß Farbflächen

gangssignalen U₁ bis U₇ der Schalter SS₁ bis SS₇ io mindestens acht Bildpunkte in einer Zeile groß sein d di 7 Fb d Fbblk i d ä id l

ggg _{1 7 1 7}

werden nun die η = 7 Farben des Farbbalkens in der obengenannten Reihenfolge, d. h. nach zunehmenden Helligkeitswerten geordnet, wie folgt zugeordnet:

Pegelbereiche
des Bildsignals S_g

0 bis 12,5

P 12,5 bis 25

P₂ 25 bis 37,5

P₈ 37,5 bis 50

P₄ 50 bis 62,5

P 62,5 bis 75

P. 75 bis 87,5

Ausgangssignale der
Schalter
5S₁ bis 5S₇

v, v

v,

Farbe

Schwarz

Blau

Rot

Purpur

Grün

Cyan

Gelb

Weiß

müssen, um auf dem Wiedergabegerät wieder als Farbe zu erscheinen. Daraus resultiert eine minimale Impulsbreite der drei Farbwertsignale U_n, U₀ und U_R von 0,8 μ·&.

¹S Wie bereits eingangs erwähnt, sind die auf das Bezuigspotential U₀ des Bildsignales S_n bezogenen Schweliwertspannungen G₁ bis G_n einzeln einstellbar und vom Pegel O°/o bis zum Pegel 100°/o des Bildsignals veränderbar, so daß die mit dem Raster

^ao der Schwellwertspannungen abgetasteten und anschließend in Signale U₁ bis U_n konstanter Amplitude umgesetzten Pegelbereiche des Bildsignals S_n beliebig variiert werden können. Eine gleichzeitige Verschiebung des Rasters der Schwellwertspannun-

^a5 gen G₁ bis G_n gegenüber dem Bildsignal S_ß, auch über dessen Pegel 100% hinaus, und damit eine gleichzeitige Verschiebung der jeweils umzusetzenden Pegelbereiche nach dunkleren oder helleren Grauwerten hin, wird dadurch erreicht, daß dem

MatrixM (Fig.4) zugeführt. Wird diese MatrixM so programmiert, daß ihre am Ausgang anliegenden drei Ausgangssignale U_H, U₀ und U_n die Matrixgleichungen

U_R = (U₂ + U₆) - U₄

₈ = [U₁

U₃+U

+ U₁) - (U₂ + U₄ + U₆)

P₇ 87,5 bis 100

Die in der vorgenannten Reihenfolge den Farben
des Farbbalkens und den η aufeinanderfolgenden
Graustufenbereichen des Bildsignals S_n zugeordneten Ausgangssignale U₁ bis U₇ werden einer aus ³° Bezugspotential U₀ der Schwellwertspannungen oder Addierstufen A und Differenzstufen D bestehenden dem Bildsignal S_n selbst eine extern gespeiste Gleichspannung U_(j überlagert wird. Verwendet man hierbei eine zeitlich sich ändernde Gleichspannung U_n - k ■ f{t), z.B. den sich ändernden Gleichanteil 35 eines gleichgerichteten Tonfrequenzsignalgemisches S₁ (Fig.4) oder die positive bzw. negative Halbwelle einer Sinusschwingung, dann werden die von den Schwellwertschaltern abzutastenden und in Signale gleicher Amplitude umzusetzenden Pegelberciche des erfüllen (F i g. 1 c), dann ergeben die drei Ausgangs- 4o Schwarz-Weiß-Bildsignals S_n jeweils im Takte der signale U_R, U₀, U_n der Matrix M drei fernsehnorm- Gleichspannungsänderungen und proportional deren gerechte Farbwertsignale für die Grundfarben Rot, Größe abwechselnd nach helleren und dunkleren Grün und Blau sowie für deren Komplementärfarben Grau-, d. h. Helligkeitswerten des Schwarz-Weiß-Cyan, Purpur und Gelb sowie für die Farbe Weiß, Bildes und damit im wiedergegebenen Farbbild die deren Wiedergabe auf dem Bildschirm eines Färb- 45 elektronisch erzeugten Farben abwechselnd nach monitors, bzw. nach erfolgter Codierung, Verstär- helleren und dunkleren Helligkeitsbereichen verkung sowie Verarbeitung zu einem normgerechten schoben.

Farbfernsehbildsignal auf dem Bildschirm eines Nach einer weiteren Variante der Erfindung wer-

Farbfernsehempfängers, einen Farbbalken ergeben, den die erfindungsgemäß aus dem Schwarz-Weißder die sieben Farben des Farbbalkens in der oben 5° Bildsingal S_n hergestellten, drei digitalen Ausgangsangegebenen Reihenfolge enthält. signale U_R, U₀ und U_B der Matrix M zur Modula Das beschriebene Beispiel eines · Farbbalkens ist tion ihrer Amplitude parallel und gleichzeitig, z.B nur eine von theoretisch unendlich vielen Möglich- drei lineare Auftastverstärker als Auftastsignal züge keiten bestimmten, Pegelbereichen eines Schwarz- führt, wobei die drei Auftastverstärker von dem glei Weiß-Bildsignals definierte Farben zuzuordnen, d.h. 55 chen Signals. (Fig. 3a) angesteuert und ihre Aus einzufärben. In der Praxis ist allerdings die Anzahl gangssignale Ü_K*, U₀* und U„*, die mit dem Signa der Pegelbereiche, in die ein Bildsignal bzw. benach- S₂ modulierten Farbwertsignale U_K, U₀ und U₁, de; barte Pegel- bzw. Graubereiche eines Bildsignals Matrix M darstellen und an deren Stelle als Färb aufgelöst und damit digital in Signale gleicher Am- wertsignale für die Grundfarben Rot, Grün und Blai plituden umgesetzt werden können, durch folgende ^6o verwendet, d. h. zu einem normgerechten Farbbild zwei Faktoren eingeschränkt: signal FBA verarbeitet werden.

Einmal entsteht durch die optisch-elektrische Um- In den Diagrammen Fig. 3a, 3b und 3c ist sehe

wandhing einer Bildvorlage, deren Leuchtdichtever- matisch die Modulation des von der Matrix geliefer lauf z. B. die in F i g. 2 a dargestellte Form hat, ein ten Farbwertsignals U_R (F i g. 3 b) für die Grundfarb StörsignalS_SI (Schrot), das dem BildsignalS_n über- ⁶5 Rot mit Hilfe eines Auftastverstärkers, d.h. durcl lagert ist Der Spitzenwert dieses nicht vermeidbaren ein dem Auftastverstärker zugeführtes Signal S Schrots bildet die unterste Grenze für die Auflösung (F i g. 3 a) dargestellt Der vom Signal S_s angesteuert zweier dicht benachbarter Pegelwerte des Bildsignals Auftastverstärker und vom Farbwertsignal U_R de

Matrix jeweils für die Dauer seines Bestehens geöffnete Auftastverstärker liefert an seinem Ausgang ein synchron und konphas mit dem Farbwertsignal U_R auftretendes und für dessen Dauer anliegendes Ausgangssignal U_R* (F i g. 3 c), das die ausgetastete Amplitude des Signals S₂ hat. In der gleichen Weise sowie gleichzeitig werden auch die beiden anderen von der Matrix M gelieferten Farbwertsignale U₀ und U_/( für die Farben Grün und Blau in zwei weiteren linearen Auftastverstärkern in ihrer Amplitude moduliert.

Das den drei Auftastverstärkern gleichzeitig zugeführte und von den Farbwertsignalen der Matrix M ausgetastete Signal S₂, kann entweder ein zeitlich konstantes Signal mit definiertem Pegel oder das den Schwellwertschaltern zugeführte Schwarz-Weiß-Bildsignal S_H (Fig. 1 a) selbst oder ein vuu einer zweiten, von der Bildvorlage des Schwarz-Weiß-Bildsignals S₁₁ unabhängigen Schwarz-Weiß-Bildvorlage abgetastetes Schwarz-Weiß-Bildsignal sein oder es kann auch aus den von einer Farbbildvorlage fern- ao sehmäßig abgetasteten Farbwertsignalen bestehen.

Der Vorteil dieser Modulation der erfindungsgemäß aus einem Schwarz-Weiß-Bildsignal hergestellten Farbwertsignale besteht in folgendem: Bei Verwendung eines Signals konstanten Pegels oder des as in drei digitale Farbwertsignale umzusetzenden Schwarz-Weiß-Bildsignals S_lf als Steuersignal S₂ für die drei Auftastverstärker entsteht innerhalb der Flächen kontanter Farbe, in die die Graubereiche des Bildsignals S_ß umgesetzt werden, eine Sättigungsmodulation, die abhängig vom Pegelverlauf des SteuersignalsS₂ (Fig. 3a und 3b) innerhalb des aufgetasteten Zeitbcrcichcs abhängig ist.

Wird als Steuersignal S₂ die Bildsignalfolge einer von der Bildvorlage des Bildsignals S_n unabhängigen Bildvorlage verwendet, dann ergibt die Modulation der von der Matrix M gelieferte Farbwertsignale durch dieses Signal S₂ ein je nach Einstellung der Auftastverstärker hartes oder weiches d. h. mehr oder weniger stark transparentes Stanzen der beiden voneinander unabhängigen Signale.

Weist das Steuersignal S₂ ungleiche Pegel an den Eingängen der drei Auftastverstärker auf, dann ergibt sich noch zusätzlich eine vom Pegelverlauf des Steuersignals abhängige Farbtonänderung.

In der F i g. 4 ist ein Mustergerät (Ausführungsbeispiel) zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt. Es ebesteht aus der Eingangsschaltung E, η -- 7 Schwellwcrtschaltcrn SS₁ bis SS. und einer diesen nachgeschalteten Matrix M. deren Schaltung und Matrizierung an Hand der F i g. 5 näher erläutert wird.

In der Eingangsschaltung E gelangt das von einem Schwarz-Weiß-Bildgeber gelieferte Bildsignal BA über eine Trennstufe T₁ auf einen regelbaren Verstärker V_x, z. B. einen stark gegengckoppcltcn Differenzverstärker, in dem es verstärkt und mit dem normgerechten, über eine zweite Trennstufc T₂ und einen veränderbaren Widerstand R zugeführten Austastsignal A ausgetastet wird. Der Austastboden des so aufbereiteten am Aasgang des Verstärkers V₁ anliegenden Bildsignals S„ wird mit Hilfe der nachgeschalteten Klemmstufc K als Bezugspotential U₀ für die Schwellwertspannungen der η - 7 Schwellwertschalter JS₁ bis SS₁ festgelegt. Das heißt, die Klemmstufe K gewährleistet, daß der Austastboden des so aufbereiteten Bildsignals S_n immer das gleiche Potential U₀ aufweist, und zwar auch dann, wenn der eingestellte relative Pegel 100% des Bildsignals S_ß durch Änderung der Größe des Austastsignals mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes R vergrößert oder verkleinert wird.

Die Klemmstufe K wird z. B. mit einem Schalttransistor realisiert, der zum Zeitpunkt des anliegenden, über die Trennstufe T₃ zugeführten Horizontalimpulses H auf das Potential U₀ geschaltet wird.

Die von dem Raster der eingestellten, auf das Potential U₀ bezogenen Schwellwertspannungen der Schalter SS₁ bis SS₇ abgetasteten Grau- bzw. Pegelbereiche des aufbereiteten Bildsignals S_B können nun dadurch verändert, d. h. nach höheren oder niederen relativen Pegelwerten des Bildsignals S_ß hin verschoben werden, daß entweder der relative Pegel 100% des Bildsignals S_B, bezogen auf den Austastwert, durch Änderung der Größe des Austastsignals A mit Hilfe des Widerstandes R vergrößert oder verkleinert wird oder daß sämtliche Schwellwertspannungen G₁ bis G₇ (Fig. 1 a) um den gleichen Spannungsbetrag vergrößert oder verkleinert werden. Letztere Änderung kann entweder dadurch geschehen, daß die in ihrer Größe veränderbaren Schwellwertspannungen einzeln nachgestellt werden, oder dadurch, daß ihrem Bezugspotential U₀ eine von einer externen Quelle gespeiste Gleichspannung U₀ überlagert wird, deren Amplitude zeitlich veränderbar sein kann (U₀ = λ ■ f[t)).

Die dem Bezugspotential U₀ zu überlagernde, sich verändernde Gleichspannung U₀ — K ■ f(t) kann z. B. aus einem Tonfrequenzsignal S, dadurch gewonnen werden, daß dieses, wie in Fig.4 dargestellt ist, nach Passieren einer Trennstufe T₄ in einem Gleichrichter G gleichgerichtet. Das vom Gleichrichter G gelieferte positive oder negative Gleichspannungssignal wird dann nach Glättung in einem Integrationsglied / mit einstellbarer Zeitkonstante und nach anschließender Verstärkung in einem Gleichspannungsverstärker V₂ dem Bezugspotential U₀ für die Schwellwertspannungen der η — 7 Schalter SS₁ bis SS₇ überlagert.

Die Schwellwertschalter SS₁ bis SS. sind über je eine Trennstufe 7"₅ bis T₁₁ der Klemmstufe K nachgeschaltet. Sie bestehen z. B. bzw. vorteilhafterweise aus zwei an sich bekannten Einheiten, einem Komparator, der in einem einstellbaren Pegelbereich das ihm zugeführte Bildsignal S_H stark verstärkt und damit dessen Flankensteilheit verbessert und aus einem dem Komparator nachgeschalteten Schmitt-Trigger, der in der Mitte des eingestellten Pegelbereiches konstant schaltet. Durch eine dem Komparator zugeführte variable Gleichspannung kann der vom Kompar. u>r zu verstärkende Pegelausschnitt über den gesamten Pegelbereich des Bildsignals S₁, verschoben werden, so daß dadurch bedingt die Schaltschwelle des kompletten Schwellwertschalters über den ganzen Pegelbereich 0 bis 100% des Bildsignals S_ß verschiebbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Matrix und ihrer Programmierung ist in F i g. 5 schematisch dargestellt Sie besteht aus drei Addierstufen A₁, A₂ und Λ₈ unc zwei Differenzstufen D, und D₂, die so programmier! werden, daC sie die der Matrix zugeführten Ausgangssignale U, bis U₁ der Schwellwertschalter zu den dre Signalen U_s, U₀ und U_B der Fernsehnorm zusammensetzen, die in den nachfolgenden Klemmstufer K_R, K₀ und K_n auf das gleiche Bezugspotential U₍ geklemmt und anschließend in den drei Leistungsver

itärkera V_K, V_G und V₁₁ auf den fernsehnormgerech-Len Pegel (0,7 V_ss an 15 Ohm) verstärkt werden.

Für den oben beschriebenen Fall der Umsetzung jines sägezahnförmigen Schwarz-Weiß-Bildsignals S« in einem Farbbalkensignal mit lOO°/o Sättigung und 75% Weiß ergeben sich folgende Matrixgleichungen für die Zusammensetzung der Farbwertsignale U₁₁, U₀ und Uα aus den η — 7 Signalen IZ₁ bis U₁

t/_s = (t/₂+t/₆)-C/₄ (Rot)

I/o = IZ₄ (Gelb)

Uβ = (U₁ + U₃ + U₅ + IZ₇) -(U₂ + U_t + l/_e) (Blau)

Als Additionsstufen y4j, /4., und menspannungen (U,-τ U₆) ■ (U₁ (U+U+U) "d

₃ für die Summenspannungen (U,τ U₆) (U₁ f U₄ + U₆) und (U₁+U₃+U₅+U₇) "werden vorzugsweise Widerstandsnetzwerke verwendet, denen die Ausgangssignale U₁ bis U₇ der Schwellwertschalter über Emitterfolger E₁ bis E₁ zugeführt werden. Die Emitter-

•r fellen mii ihrem niedrigen Innenwiderstand ein! idea" S_Pannung_£quelle für die Widerstandsnetzwerke (Addierstufc-n A₁, A, und A_%) dar und gewSeisten, daß die bei der Mattierung der Signale Ubs U- gestellte Forderung nach genngem übersprechen und nach geringen Rückw.rkungen der Si-• U bis U bei ihrer Summierung erfüllt wira.
' njfferenzstufen werden in bekannter Weise gegengekoppelte Differenzverstärker verfem in den F i g..4 und 5 dargestellten Musterkönnen auch nichtfernsehtechn.sche Signale, ; B ein Sinussignal, ohne zusätzliche Schaltmaßnahme verarbeitet werden. Das Signa wird m dem Austastverstärker V₁ der Eingangsschaltung £, normgerecht verstärkt und mit dem normgerechten Ausf^e Hmouls 4 ausgetastet, so daß das an der KlemmsSeTaniegende Signal ein normgerechtes Bildsignal darstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umsetzung von Schwarz-Weiß-Bildsignalen oder von Signalen beliebiger Zeitfunktion in fernsehnormgerechte Farbbildsignale für η definierte Farben, bei dem die auf definierte Schwarz- und Weißpegelwerte aufbereiteten sowie einem definierten Klercmpotential überlagerten Bildsignale zur Quantisierung ihres relativen Pegels 0 bis 100 %> in η definierte Graubzw. Pegelbereiche gleicher oder unterschiedlicher Größe sowie zu deren digitalen Umsetzung in η Signale gleicher Amplitude gleichzeitig η elektronischen Schwellwertschaltern mit einzeln einstellbaren, auf das Klemmpotential der Bildsignale bezogenen Schwellwertspannungen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die η Schwellwertschalter (SS₁ bis SS_n) η definierten Farben zugeordnet und ihre den gleichen ao Farben zugeordneten, amplitudengleichen Ausgangssignale U₁ bis U_n gleichzeitig und parallel einer Matrix (M) zugeführt und in dieser so nach farbmetrischen Gesichtspunkten zu den drei fernsehtechnischen Farbwertsignalen U_R, U₀ »5 und U_B für die Grundfarben Rot, Grün und Blau zusammengesetzt werden, daß bei deren Wiedergabe auf dem Bildschirm in den den umgesetzten Grau- bzw. Pegelbereichen des Schwarz-Weiß-Bildsignals entsprechenden Helligkeitsbereichen des Schirmbildes die gewünschten η Farben entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Verschiebung der η eingestellten Sdiwellwertspannungen (G₁ bis G_n) und damit der umzusetzenden und einzufärbenden Grau- bzw. Pegelbereiche nach kleineren oder größeren Pegelwerten des Bildsignals Sn hin, dem Bezugspotential der η Schwellwertspannungen (G₁ bis G_n) oder dem Klemm- ♦<> potential U₀ des Bildsignals S_B eine von einer externen Quelle gespeiste, positive oder negative, in ihrer Größe einstellbare und veränderbare Gleichspannung U_e überlagert wird, und/oder daß der zur Austastung des Schwarzpegels des aufbereiteten Bildsignals S_R verwendete, fernsehnormgerechte Austastimpuls A verändert, d. h. vergrößert oder verkleinert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von Farbeffekten bei der Wiedergabe der in Farbbildsignale FBAS umgesetzten Schwarz-Weiß-Bildsignale S_B die dem Bezugspotential der Schwellwertspannungen (G₁ bis G_n) oder dem Klemmpotential U₀ des Schwarz-Weiß-Bildsignals S_B additiv überlagerte Gleichspannung U₁, eine nach einer vorgegebenen Zeitfunktion sich ändernde Amplitude U_g = k ■ f(t) hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Matrix (M) jeweils aus den ihr zugeführten Ausgangssignalen U₁ bis U_n der Schwellwertschalter (5S₁ bis SS_n) abgeleiteten und an ihren drei Ausgängen anliegenden, drei fernsehtechnischen Farbwertsignalen U_R, U₀ und U_n zur Modulation ihrer Amplituden durch ein extern erzeugtes Signal S₂ gleichzeitig und parallel drei vom Signal S₂ angesteuerten Analogschalter als Auftastsignale zugeführt werden und daß die jeweils gleichzeitig mit den Auftastsignalen sowie für deren Dauer auftretenden Ausgangssignale der drei Analogschalter als fernseh technische Farbwertsignale U_R*, U₀* und Uβ* für die Grundfarben Rot, Grün und Blau verwendet und zum normgerechten Farbbildsignal FBAS verarbeitet werden.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufbereitung des umzusetzenden Bildsignals S_B erforderliche Eingangsschaltung (E) aus einem über eine Trennstufe (T₁), z.B. ein Emitterfolger, nachgeschalteten regelbaren Videoverstärker (K₁) mit Austaststufe, z. B. ein stark gegengekoppelter Differenzverstärker mit Stromeinprägung, und aus einer dem Videoverstärker (K₁) nachgeschalteten Kiemmstufe (K) besteht, wobei der Videoverstärker (K₁) für eine Verstärkungsregelung im Bereich 0 bis 20 dB ausgelegt und der seiner Austaststufe zugeführte, normgerechte Austastimpuls A zur Einstellung eines gewünschten Schwarzwertes und zu dessen Änderung, in seiner Größe mittels einem veränderlichen Widerstand (R) veränderbar ist und wobei die Klemmstufe z.B. durch einen Schalttransistor realisiert ist, der jeweils für die Dauer des ihm als Steuersignal zugeführten normgerechten Η-Impulses auf das Potential U₀ geschaltet wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingangsschaltung (E) parallel zu dem regelbaren Videoverstärker (K₁) die Reihenschaltung eines Gleichrichters (G) mit einem Integrationsglied (/) und einem Gleichstromverstärker (K₂) auf die Klemmstufe (12) geschaltet ist, die aus einem extern gespeisten Signal beliebiger Zeitfunktion, z. B. einem Tonfrequenzsignalgemisch S₁, eine zeitlich sich ändernde positive oder negative Gleichspannung U₀ ~ k · f(t) abgeleitet und diese dem Klemmpotenitial U₀ der Klemmstufe (12) überlagert.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die η Schwellwertschalter (SS₁ bis SS_n) vorzugsweise über je eine Trennstufe (T₅ bis T_n) der Kiemmstufe (K) nachgeschaltet sind und jeder aus einem an sich bekannten, in seinem Verstärkungsbereich einstellbaren Komparator und einem diesem nachgeschalteten Schmitt-Trigger besteht.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Additionsstufen und Differenzütufen der Matrix (M) Widerstandsnetzwerk sind, denen die Ausgangssignale der η Schwellwertschalter (SS₁ bis SS_n) über Emitterfolger (E₁ bis E_n) mit niedrigem Innenwiderstand zugeführt werden und daß die drei von der Matrix (M) nach vorgegebenen oder variablen Matrixgleichungcn zusammengesetzten und abgegebenen Signale U_R*, U₀* und U,_t* mittels je einer Klemmstufe (K_R, K₀ und K₁₁) und je einem Verstärker (K_ft, V₀ und K_n) zu den drei fernsehnormgerechten Farbwertsignalen U_R, U₀ und U_n für die Grundfarben Rot, Grün und Blau aufbereitet werden.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingangsschaltung (E) dem aufbereiteten Eingangssignal (Schwarz-Weiß-Bildsignal) vor seiner

Austastung in dem Austastverstärker (V_x) eine hochfrequente Trägerschwingung vorzugsweise > 5 MHz, z. B. eine von einem Generator gelieferte Sinus- oder Dreiecks- oder Sägezahnschwingung additiv überlagert wird uud daß zu deren Eliminierung die drei von der Matrix (M) abgegebenen drei Farbwertsignale U₀, U_R und U_B nach ihrer Aufbereitung und vor ihrer farbiemsehgemäßen Codierung je einem geeignet bemessenen Ί lefpaß zugeführt werden.

Dieses bekannte Verfahren erfordert sowohl für die Erzeugung der einzumischenden Farbsignale als auch für deren Austastung und Zumischung einen großen technischen Aufwand. Hinzu kommt noch, 5 daß die so erzeugten Farbbildsignale zwangläufig mit einem Phasenfehler behaftet sind, der dadurch bedingt ist, daß zwischen dem Auftreten der einzelnen Amplitudenwertstufen im zu überlagernden Schwarz-Weiß-Bildsignal und dem Auftreten der aus ίο ihnen abgeleiteten Austastsignale bzw. dem Auftreten der von diesen ausgetasteten Farbartsignalen eine Zeitdifferenz besteht und der nur dadurch eliminiert werden kann, daß das Schwarz-Weiß-Bildsignal ehe ihm die Farbartsignale überlagert werden,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An- 15 um diese Zeitdifferenz verzögert wird. Ordnung zur Umsetzung von Schwarz-Weiß-Bild- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, defi-

signalen oder von Signalen beliebiger Zeitfunktion in fernsehnormgerechte FarbbildsignaL· für η definierte Farben, bei dem die auf definierte Schwarz-

nierte Grau- bzw. Pegelbereiche eines Schwarz-Weiß-Bildsignals der Fernsehnorm oder eines Signals beliebiger Zeitfunktion in Farbwertsignale für defi- und Weißpegelwerte aufbereiteten sowie einem defi- ao nierte Farben umzusetzen, aus denen als Endprodukt nierten Klemmpotential überlagerten Bildsignale zur drei normgerechte, ternsehtechnische Farbwertsignale Unterteilung ihres relativen Pegels 0 bis 100 °/o in für die Grundfarben Rot, Grün und Blau abgeleitet η definierte Grau- bzw. Pegelbereiche gleicher oder werden können, die, in bekannter Weise codiert, ein unterschiedlicher Größe sowie zu deren digitalen Farbbildsignal der Fernsehnorm ergeben sollen, das Umsetzung in η Signale gleicher Amplitude gleich- as bei der Wiedergabe in definierten Pegelbereichen zeitig η elektronischen Schwellwertschaltern mit ein- (Helligkeitsbereichen) die gewünschten Farben entzeln einstellbaren, auf das Klemmpotential der Bild- hält.

signale bezogenen Schwellwertspannungen zugeführt Weiterhin soll eine Möglichkeit geschaffen werden,

werden. die einma¹ eingestellten, in Farbwertsignale umzu-

In der Farbfernsehtechnik und auch bei der Ge- 30 setzenden Graubereiche des Schwarz-Weiß-B ildsistaltung von Fernsehprogrammen, z. B. bei der Hin- gnals während dessen Übertragung so von Hand und/

oder von einem Signal beliebiger Zeitfunktion gesteuert zu verändern, daß ζ. B. bei der Hintergrundprojektion mit einer von einem Schwarz-Weiß-Bildgeber (Dia-Film-Geber oder Kamera) gelieferten Bildsignalfolge besondere, d. h. im Rhythmus der Änderung z.B. eines Tonsignalgemisches sich ändernde Farbeffekte erzielt werden können.