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Schaltungsanordnung zur Kontrasterhöhung Die Erfindung bezieht sich
auf eine Schaltungsannordnung zur Kontrasterhöhung bestimmter Grauwerte eines Videosignals.
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Derartige Schaltungsanordnungen finden überall dort Anwendung, wo
es darauf ankommt, kleine Kontraste zu erkennen.
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Es ist bekannt, den Kontrast anwählbarer Bildausschmitte zu erhöhen.
Da bei diesem bekannten Verfahren der Kontrast nur innerhalb des Bildausschnittes
erhöht, außerhalb jedoch nicht geändert wird, entsteht ein "Einrahmungs-Effckt",
der bei der Auswertung der Fernschbilder als störend empfunden wird. Außerdem wird
der Bedienaufwand durch zwei zusätzliche Regler für die horizontale und vertikale
Lageverschiebung des ii ldausschnit tes erheblich vergrößert.
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Ferner ist eine Anordnung zur Kontrasterhöhung mittels Einschaltung
nichtlinearer Übertragungsglieder in den Übertragungskanal bekannt. Die Kontrasterhöhung
bestebt darin, daß die Abahängigkeit der helligkeit im Sichtbild von derjenigen
des Orginalbildes linear gestaltet wird, jedoch so, daß ein bestimmter Grauwert
im Orginalbild ein mehrfach größcrer im Siclitbild entspricht. Da aber ein Sichtgerät
immer nur einen beschränkten für die Darstellung ausnutzbaren Helligkeitsbereich
hat, welcher vom Schwarzwert über die einzelnen Grauwerte bis zur maximalen Helligkeit
begrenzt wird, ergibt sich, X daß durch die Kontrasterhöhung und der damit verbundenen
steileren Übertragungskennlinie eine Einengung im Helligkeitsbereich des Orginals
erfolgt und
somit dunklere Teile des Orginals im Schwarz und die
helleren Teile des Orginals im Weiß des Sichtbildes verschwinden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung
zur Kontrasterhöhung anzugeben, bei welcher die vorgenannten Nachteile ausgeschlossen
werden.
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Die Aufgabe wird erfind ungsgemäß dadurch gelöst, daß ein BA-Signal
(Bildsignal, Austastsignal) einmal dem ersten Eingang einer Mischstufe und zum anderen
über eine in ihrem Klemmpotential einstellbaren Klemmstufe sowie einen zweiseitig
begrenzenden Verstärker mit einer gegenüber der Mischstufe erhöhten Verstärkung
de@ zweiten Eingang der Mischstufe zugeführt ist, wobei ein im Kontrast erhöhtes
Bildsignal am Ausgang der Mischstufe abnehmbar ist.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bestimmte Grauwerte
kontinuierlich angewählt werden können und in einem vorgegebenen Graubereich im
Kontrast erhöht werden, Durch die Wahl des Graubereiches zum Schwarzwert hin läßt
sich aber auch wieder ein lineares Kontrastverhältnis zwischen Orginalbild und Sichtbild
einstellen, so daß wesentliche Graubereiche nicht im Weißen oder Schwarzen verschwinden
können.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Verstärkung der
Mischstufe umschaltbar ist und daß zur Einstellung des Klemmpotentials der Klemmstufe
und zur Umschaltung der Verstärkung der Mischstufe nur ein Einstellorgan vorgesehen
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nun anhand der Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig.
2 Kennlinien der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig. 3 die Wirkung der Kontrasterhöhung
zu einem BA-Signal und Fig. 4 eine Schaltungsanordnung einer in ihrer Verstärkung
umschaltbaren Mischstufe.
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In den Figuren sind Schaltgruppen mit gleichartiger Wirkung mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Über Klemme 1 des Blockschaltbildes der Figur i wird ein BA-Signal
(Bild- und Austastsignal) einmal über die Eingangsklemme 2 der Mischstufe 3 und
zum anderen der Klemmstufe 4 zugeführt. Dieser Klemmstufe 4 werden feiner über Klemme
5 horizontalfrequente Klemmimpulse Hk und vom Einstellorgan 6 eine Steuerspannung
zugeführt. Der Ausgang der Klemmstufe 4 ist über Verstärker 7 mit der Eingangsklemme
8 der Mischstufe 3 verbunden. Ein Steuereiiigang der Mischstufe 3, welcher mit der
Klemme 9 verbunden ist, liegt einer cinen elektronischen Schalter 10 ebenfalls an
dem Einstellorgan 6. An Klemme 11 ist das im Kontrast erhöhte Bildsignal abnehmbar.
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In der Klemmstufe 4 wird das BA-Signal mit horizontalen Klemmimpulsen
auf A-Grund geklemmt. Der Spannungspegel des A-Grunds, d. h. das Klemmpotential
der Klemmstufe 4, kann mit dem Einstellorgan G verschoben werden. Das geklemmte
BA-Signal wird im Verstärker 7 verstärkt. Dieser Verstärker 7 ist durch eine gegenüber
der Mischstufe 3 erhöhte Verstärkung und eine zweiseitige Begrenzung gekennzeichnet.
Es wird nur in einem kleinen vorgegebenen Graubereich, z. B. 10 % der maximalen
Bildamplitude verstärkt. Der vorgegebene Graubereich läßt sich je nach Wahl des
Klemmpotentials zwischen dem Schwarz-und dem Weißwort verschieben. In der Mischstufe
3 wird das über Eingangsklemme 2 homincude llA-Signal und das in einem ausgewählten
Grauberiech höher verstärk te BA-Signal addiert und der Ausgangsklemme 11 zugeführt.
DA bei dieser Addition
die Nennausgangsamplitude an der Klemme 11
entsprechend überschritten würde, wird mit dem Einstellorgan G ein elektronischer
Schalter 10 gekoppelt, der bei einer Einstellung des zu verstärkenden Graubereichs
unter den Schwarzwert, also bei linearer Übertragung des BA-Signals, die Verstärkiiiig
für den Eingang 2 der Mischstufe 3 umschaltet.
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Das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll num mit
Hilfe der in Figur 2 dargestellten Kennlinien näher erläutert werden. Auf den Ordinaten
der Figuren "a, 2b und 2c ist die Helligkeitsverteilung von Bildpunkten im Sic11tbild
aufgetragen und auf den Abszissen die Helligkeitsverteilung von Bildpunkten im Orginal.
Die ausgezogen gekeiinzeichnete Kennlinie der Figur 2a zeigt die lineare Verstärkung
der Mischstufe 3. Dic in Figur 2D mit der ausgezogenen I,inie dargestellte Kennlinie
zeigt die nichtlineare Verstärkung des Verstärkers 7. Je na cl; Lage des Graubereiches
wird das Bildsignal bis zum Einsatzpunkt des Durchlaßbereiches nicht verstärkt.
Bildsignalamplituden, wo lehe über dem gewünschten Grauberei cii liegen, werden
begrenzt. Die gestrichelt gezeichnete Kennlinie der Figur 2b zeigt eine Verschiebung
des Graubereiches mit erhöhter Verstärkung zum maximalen Weißwert. Eine Addition
der ausgezogen gezeichncten Kennlinien der Figuren 2a und 2b ist in der Figur 2c
mit der ausgezogen gezeichneten Kennlinie dargestellt. Die Addition der ausgezogen
gezeichneten Kennlinie der Figur 2a mit der gestrichelt gezeichneten Kennlinie der
Figur 2b ergibt die strichpunktierte Kennlinie der Figur 2c. hlan erkennt, daß bei
fehlendem Additionssignal an der Klemme 8, wenn also bei VErschiebung des Graubereichs
mit erhöhter Verstärkung unter den Schwarzwert das BA-Signal an der Klemme 2 linear
übertragen werden soll, an der Ausgangsklemme ii nicht mehr der maximale Weißwert
erreicht wird.
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ihn diesen Fehler zu kompensieren, wurde in Abhängigkeit von der Lage
des Graubereiches die Verstärkung der Mischstufe 3 umgeschaltet. Die gestrichelt
gezeichnete Kennlinie der Figur 2a zeigt die erhöhte Verstärkung im Fall der Wahl
des Graubereiches unter dem Schwarzwert. Die gestrichelt gezeichnete Linie der Figur
2c zeigt die Kennlinie für den znvor erwähnten Extremfall.
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Figur 3a zeigt ein BA-Signal, von dem ein bestimmter Granbereich im
Kontrast erhöht werden soll. Das Ergebnis dieser Kontrasterhöhung ist in Figur 3b
dargestellt. Hier sind Signale des in Figur 3a gekennzichneten Graubereiches mehr
verstärkt als Signale außerhalb des Graubereiches.
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Die Mischstufe 3 ist in Figur 4 mit disketen Bauteilen näher dargestellt.
Die Basis des NPN-Transistors 12 ist mit der Einangsklemme 2 verbunden. Der Kollektor
dieses Transistors 12 liett an dem positiven Potential 13 und der Emitter iiber
Widerstand 14 an dem negativen Potential 15. Außerdem ist der Emitter von Transistor
12 mit dem Emitter des NPN-Transistors 16 verbunden. Der Kollektor von Transistor
16 ist einmal über Widerstand 17 mit dem positiven Potential 13 und zum anderen
mit der Basis des NPN-Transistors 18 verbunden. Der Kollektor von Transistor 18
liegt an dem positiven Potential 13 und der Emitter iiber Widerstand 19 an dem negativen
Potential. Ferner liegt der Einitter von Transistor 18 über Widerstand 20 an der
Basis von Transistor 16, am Kollektor von NPN-Transistor 21 und üuer Widerstand
22 am Kollektor von NPN-Transistor 23.
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Der Emitter von Transistor 23 und die Basis von Transistor 21 liegen
auf Massepotential 25. Der mit Klemme 6 verbundene Emitter von Transistor 21 liegt
über Widerstand 26 an dem negativen Potential 15.
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Diese Mischstufe 3 mit den über Klemme 2 und 8 additiv zu mischenden
BA-Signalen hat folgende Wirkungsweise:
Die Schaltungsanordnung
mit den Transistoren 12, 16 und 18 stellt einen Impedanzwandler mit einem hohen
Eingangswiderstand an Klemme 2 und einem sehr niederohmigen Ausgangswider stand
an Klemme 11 dar, dessen Verstärkung im wesentlichen durch dic Widerstände 20 und
22 bestimmt ird. Der Transistor 23 dieiit als Schalter, der bei Bedarf den Gegenkopplungsteilerwiderstand
22 auf Massepotential 25 legt.
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Die symmetrische Anordnung von Transistor 12 und 16 gewährleiste
eine gute Temperaturstabilität. Ferner wird durch Sperren von Transistor 23 Potentialgleichheit
zwischen Klemme 2 und Klemme 1 erreicht. Transistor 12 mit dem Widerstand 14 wirkt
als Emitterfolger. Dieser Emitterfolger steuert die Emitterleektrode des in Basisgrundschaltung
betriebenen Transistors 16 an. An dem Kollektorwiderstand 17 wird das Signal über
den Emitterfolger mit Transistor 18 und Emitterwiderstand 19 hochohmig abgegriffen
und der Ausgangsklemme 11 zugeführt. Außerdem wird das Ausgangssignal an Klemme
11 über den mit Transistor 23 umschaltbaren Spannungsteiler 20, 22 entweder in voller
Höhe oder entsprechend em Teilerverhältnis dieses Spannungsteilers 20, 22 der Basis
des Transistors 16 zugeführt. Diese Gegenkopplung bewirkt einen sehr niedrigen Ausgangswiderstand
an der Klemme 11. Da der Transistor 16 die Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung
vergleicht, ergibt sich weiter eine gute Linearis ierung des Frequenzganges. Die
Gegenkopplung bewirkt weiter eine Erhöhung des Eingangswiderstandes am Emitter von
Transistor 16. Da Transistor 16 in Hasisgrundschaltung arbeitet, liegen an Emitter
und Basis gleichphasige Signale. Wird angenommen, daß Transistor 23 gesperrt ist,
dann bleibt Widerstand 22 außer Funktion und die vollständige Gegenkopplung für
die Signale an Klemme 2 ergibt eine Spannungsverstärkung von ca. 1. Wird jedoch
Transistor 23 in den leitenden Zustand geschaltet, dann ergibt die durch Spannungsteiler
20, 22 verminderte Gegenkopplung eine Spannungsverstärkung für Signale an der Klemme
2, welche entsprechend dem Widerstandverhältnis 20, 22 ist.
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Führt man der dosis von Transistor 16 ein zuzumischendes Eingangssignal
zu, dan arbeitet Transistor 16 für dieses Eingangssignal als hoch verstärkende,
invertierende Verstärkerstufe in Emittergrundschaltung, deren Emitterwirderstand,
gebildet durch die Emitterimpedanz von Transistor 12, um einige Gröenordnungen niedriger
ist als der Kollektorwiderstand 17. Für ein ## der 13asis von Transistor 16 zugeftilirtes
anderes Eingangssignal$virkt die mit t Widerstand 20 durchgeführte Gegenkopplung
eine starke Verringerung des Eingangswiderstandes. Dics ffflirt bei einer über den
in 13asisgrundschaltung betriebenen Transistors 21 durchgeführten Signalstromeinspeisung
dazu, daß sich an der Basis von Transistor 16 keine Signalspannung ausbildet, sondern
daß das Signal entsprechend dem eingespeisten Strom als Spannung über Widerstand
20 entsteht. Entgegen dem an Klemme 2 anliegenden Eingangssignal erscheint das dcs
Emitter von Transistor 21 zugeführte Signal invertiert an Klemme 11.
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Die Amplitude dieses Signals wird durch Widerstand 22 nicht beeinflußt.
Außerdem dient Transistor 21 zur Entkopplung der zu mischenden Eingangssignale.
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Die umsehaltbare additive Mischstufe 3 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
bleibt nicht nur auf das zuvor beschriebene AusÜi'hrungsbeispiel beschränkt. Andere
additive Mischstufen, deren Verstärkung umschaltbar ist, wären fltr diese erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung ebenfalls zu verwenden.