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Verfahren sur Streuliohtkompensation Die Erfindung bezioht sich auf
ein Verfahren sur Streulichthompensation, insbesondere bei Fernsehkameras, Film-
und Dinabtastern, und eixe Schaltungsanordnung sur Durohführung des Verfahrens.
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Die Stroulichteffekte entotehen elamal an Glas-Luft-Übergäng und umgekehrt,
also Überall dort, wo ein Lichtetrahl von einen nicht oder kaum in ein stark optisoh
brecheades Medium und ungekehrt tritt, und aum anderen an den fotokathodes von Ferasohbild-Auimahmeröhren.
Dei den Film- und Diaabtastern treten sum Teil beträchtliche Streuliochteffekte
auf. Farbfernsehkameras, die aehr oft mit Variobjektiven betrieben werden, haben
sine erhöhts von Glan-Luft-Übergäagen und damit such ein erhöhtes Streulicht.
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Die größten Streulichteffekte erhält man jedoch an den fotoempfindlichen
Schiohten der Farbfernsshbild-Aufnahmeröhren, So habes die fotoempfimdlichen Schiohten
von Plumbioon-Röhren einer Farbfernsehkamera Streuliohtanteile im Rotkanal bin su
45 %, im Grünkanal bis su 15 % und im Blaukanal bis su 10 %, besogen auf sinen O-%-Sohwarzwert
und einen 100-%-Weißwert des Bildaiganle la einen Videosignal.
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Danaoh kann eine kleine schwarae FlMehe (F # O%) innerhalb einer großen
wiBen Fläche (F # 100 %) nioht mit einem O-%Pegel wiedergegeben werden, sendern
wird bis su 45 % angeheben. Dieses geht auch aue der Gleichung
hercvr, worim Ps der Streuliohtyegel, pH der Signalmittelwertpegel,
F
die gesamte Bildfläohe, P der Pegel eines Bildpunktes ohne Streulicht und g der
Streulichtfaktor bedeuten.
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Bei einer bildverlage, die sur Hälfte aus Weiß (100 %) und sur Hälfte
aue Schwarn (O %) besteht, beträgt der Signalmittelwert pM = 50 %.
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Ist der Streulichtfaktor beispielsweise 0,4, so erhält man nach der
Gleichung 1 sinen Streulichtpegel von ps = 20 % in Bezug suf den ursprünglichen
Weißwertpegel von 100 %. Demnach werden die schwafrsen Bildpunkte der Bildvorlage
nioht mit O % übertragen, sondern mit einnex Pegel von 20 %.
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Aufgabe der vorlieganden Erfindung ist es, ein Verfahren ansugeben,
mit dem die obengenannten unerwünschten Streulichteffekte kompensiert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß von eines Videosignal
mit Strouliohtsignalenteil ein einstellbarer Anteil eines Videosignalmittelwertes
abgesogen wird.
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Gleichung 1 zeigt, deß einer Energiezunahme der sohwarsen Bildpunkte
durch des Streulicht eine Mquivalsate Energieabrahme der weiBen Bildpumkte gegenübersteht.
Man erhält die Gleichung 2 für den endgültigen Pegel PG eines Bildpunktes mit Streulicht:
PG = P - s # P + s # PM. (2) Mach den Pegel P eines Bildpuaktes ohns fStreulioht
ungestellt, ergibt sich die Gleichung 3: 1 s P = PG - # PH# (3) 1 - s 1 - s Aus
Gleichung 3 folgt, daß der Pegel P eimes bildpuaktes so wiedergegeben wird, als
wäre kein Streulioht vorhanden, wenm der Amteil des Videosignalmittelwertes #PM
subtrahiert wird. Die Kempensation
erfolgt erfindungegenäß durch
die Verschiebung des tentials in einer an sich bekannten Klemmechaltung um den des
Videomignalmittelwerten PM # #.
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Eine bevorzugte Bchaltungsanordnung zur Durohführung des Verfahrans
ist derart aufgebaut, daß eine Klemmstufe, bestehend aus eines ersten Kondensator
und eines ersten Schalter, vorgeschen ist, welcher über einen Emitterfolger das
Videosignal mit Streulichtsignal zugeführt ist, daß der Ausgang einer gesteuerten
Stromquelle, der des geklemmts Ausgangasignal sugeführt ist, mit einem zweiten Kondensator,
dem eia zweiter Schalter parallel geschaltet ist, und eines dritten Schalter verbunden
ist, daß über den dritten Schalter ein dritter Kondensator des zweiten Kondensntor
parallel geschaltet ist, daß der dritte Kondensatür Uber einen Gleichapannungsvarstärker
mit einom einellbaren Spannungeteiler verbunden ist, dessen Teilerabgriff an den
anderon Ende des orsten Schalters liegt.
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Der erste Schalter ist nur währand der horizontalen Austastlücke geschlosson,
Der dritte Schalter ist etwa von Begina bis sur Mitte der vertikalen Austastiücke
geschlossen und der zweite Schalter nur etwa von der Mitte bis sum Ende der vertikalen
Austastlüoke.
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Das erfindungegemäße Verfahren wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt und näher beschrieben. Le zeigen: Fig. 1 ein Diagranm mit don pegel
eines Bildpunktes mit Streulicht (PG) als Funktion vom signalmittelwertepegal eines
Bildes (PM), Fig. 2 eins Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgenäßon
Verfahrens und Fig. 3 die Darstellung des Einschwingvorganges der Schaltungsanordnung
in einom Diagramm mit dem Ausgangsspennungspegel
Pa als Funktion
der Zeit t.
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In der Figur 1 ist die Gleichung (2): PG = P - s # P + s # PM graphisch
dargestellt. Darin bedeuten PG der Pegel eines Bildpunktes lit Streulicht, P der
Pegel eines Bildpunktes ohne Streulicht, der Pegel des Signalmittelwertes für ein
Bild und s der Streulicht faktor. Der Pegel eines Bildpunktes Mit Streulicht Pa
ist auf der Ordinate und der Pegel des Signalmittelwertes PN ist auf der Abzisse
aufgetragen. Als Parameter werden der Pegel eines Bildpunktes ohne Streulicht P
- 0 % und P = 100 % sowie ein Streulichtfaktor von 0,4 angenommen.
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Es ist somit eine exakte Streulichtkompensation möglich, wenn das
Potential eines Videosignales mit Streulichtanteil mittels einer Klemmschaltung
derart verschoben wird, daß das Potential einem gseigneten Teil des Videosignalmittelwertes
PH proportional folgt.
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Eine Auswertung des Diagramms in Figur 1 ergibt, daß alle Bildpunkte,
ganz gleich welche Helligkeit sie haben, durch das Streulicht die gleiche additiv
Verschiebung erfahren.
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Die Figur 2 zeigt eine vereinfachte Schaltungsanordnung zur Kompenstation
des Streulichteinflusses. An Klemme 1 wird das durch das Streulicht verfälschte
Videosignal der Basis eines Transistors 2 zugeführt. Der Transistor 2 von NPN-Leitfähigkeit
ist in Kollektorgrundschaltung geschaltet und arbeitet somit als Impedanzwandler.
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Der Kollektor des Transistors 2 liegt Uber Klemme 3 an positiven Potential
und der Emitter Uber den Arbeitswiderstand 4 an Nasse.
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An dem Emitter ist außerdem der Klemmkondensator angeschlossen, dessen
anderer Belag mit der Ausgangsklemme 6, an welcher das
streulichtkompensierte
Videosignal abnchmbar ist, dem Eingang der genteuerten Stronquelle 7 und den einen
Anschluß des Klmmschalters 8 verbunden ist. An Ausgang 9 der gesteuerten Stromquelle
7 liegen der Kondensator 10 und der Schalter 11 sowie Uber den Schalter 12 der Kondensator
13 gegen Nasse. Ferner ist der Ausgang 9 der gesteuerten Stromquelle 7 über den
Schalter 12 mit dem Eingang des Gleichspannungsverstärkers 14 verbunden. Der Ausgang
des Gleichspannungeverstärkers 14 liegt über die Reihenschaltung des Widerstandes
16 Mit den Kondensator 17 an Muse. Der Mittelpunkt 18 dieser Reihenschaltung ist
Mit den anderen Anschluß des Klemmschalters 8 verbunden.
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Die Schaltungsanordnung nach Figur 2 hat folgende Wirkungeweises:
Die Klemmstufe, bestehend aus den Klemmkondensator 5 und den Klemmschalter 8, benötigt
einen klsinen Gemeratorwiderstand.
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Einen solchen kleinen Ausgangswideratand hat ein Emitterfolger, bestehend
aus den Transistor 2 und den Arbeitswiderstand 4. Der Klemmschalter 8 klemmt in
bekannter Weise das Ausgangesignal an der Ausgangsklemme 6 in der horiffsontalfrequenten
Austaetlücke des Videosignals auf das Klemmpotential, das an dem Punkt 18 liegt.
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Das Signal an der Ausgangsklemme 6 durchläuft die videosignalgesteuerte
Stromquelle 7, die den Kondensator 10 auflädt. An Aucgang 9 der Stromquelle 7 liegt
eine den Mittelwert des Videosignals proportionale Spannung. Mit Beginn des vertikalen
Rücklauis in der Bildaustlücke schaltet der Schalter 12 die in den Kondenautor gespeicherte
Spannung auf den Kondensator 13. UI einen nennenswerten Spannungsverlust durch die
Parallelschaltung von Kondensator 10 und 13 zu vermeiden, ist der Koadonsator 13
wesontlich kleiner als der Kondensator 10 (ca. 20mal kleiner). Etwa in der Mitte
des vertikalen Rücklaufs der Bildaustastlücks öfffnst der Schalter 12, und es schließt
gleichseitig der Schalter 11 und entlädt somit den Kondensator 10. An Ende des vertikalen
Rücklaufs der bildaustanstlücke öffnet der schalter 11 wieder,
so
daß der Kondensator 10 für eine erneute Aufladung während des folgenden vertikalen
Hinlaufes vorbersitet ist. An dem Kondensator 13 steht somit eine Spannung, die
sich nur von Bild zu Bild, entsprechend einer Hittelwertsänderung, sprungertig ändera
kann.
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Diese Spannung wird über den Gleichspannungsverstärker 14 verstärkt
und Uber den einstellbaren Spannungsteiler 15, i6 entspres chend dem Faktor (laut
Gleichung (3)) bewertet. Nach dieser 1 Glsiohung gilt am Punkt 18 für das Klemmpotential
PM. Da der Streulichtfaktor a für eine bestimmts Fernjashkamera konstant ist, genügt
eine einmmlige Einstellung der Komponestion mit dem Widerstand 15.
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Die figur 3 zaigt das Einschwingverhalten Pa = f (t) in der in Figur
2 beschriebenen schaltungeancrdnung, die einen getasteten Regelkreis darstellt.
Durch die Totzeit von 20 as - bedingt durch die Auslesung nit dem Schalter 12, der
Mit Vertikalfrequens arbitet - schwingt das streulichtkompensierte Ausgangesignal
an der Ausgangadklemme 6 nach folgenden Modus ein, wenn das Eingangesignal an der
Eingangaklemme 1 (Figur 2) von O % (schwarz) auf 100 % (weiß) geschaltet wird und
sin Straulichtfaktor von s = 0,4 vorliegt: Bei einem Sprung des Signalmittelwertes
von 0 % auf 100 % (kleine schwarze Fläche in einer großen weiben Flßche) wird bei
sinem Streulichtfaktor von 0,4 der Steulichtanteil in etwa 0,1 s bis auf etwa 1
% (des Weißwertes) ausgeregelt. Bedingt durch die getastete Regelung ist onit eins
relativ schnelle Kompensation des Streulichtse gewährleistet, ohne daß während des
vertikalen Hinlaufes eine Helligkeitsmodulation im Videosignal an der Ausgangaklemme
6 (Figur 2) entstahen kann.