DE2229674B2 - Schaltungsanordnung zur Kontrasterhöhung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Kontrasterhöhung gemäß der Gat jng des Hauptanspruchs.

Aus der DE-AS 10 04 661 ist bekannt, den Kontrast auswählbarer Bildausschnitte zu erhöhen. Da bei diesem bekannten Verfahren der Kontrast nur innerhalb des Bildausschnitts erhöht, außerhalb jedoch nicht geändert wird, entsteht ein »Einrahmungs-Effekt«, der bei der Auswertung der Fernsehbilder als störend empfunden wird. Außerdem wird der Bedienaufwand durch zwei zusätzliche Regler für die horizontale und vertikale Lageverschiebung des Bildausschnitts erheblich vergrößert.

Ferner ist aus der Zeitschrift »Röntgenfortschritte«, 87, 2, August 1957, S. 239 bis 248, eine Anordnung zur Kontrasterhöhung mittels Einschaltung nichtlinearer Übertragungsglieder in den Übertragungskanal bekannt. Die Kontrasterhöhung besteht darin, daß die Abhängigkeit der Helligkeit im Sichtbild von derjenigen des Originalbildes linear gestaltet wird, jedoch so, daß ein bestimmter Grauwert im Originalbild einem mehrfach größeren im Sichtbild 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, daß durch die Kontrasterhöhung und der damit verbundenen steileren Übertragungskennlinie eine Einengung im Helligkeitsbereich des Originals erfolgt und somit dunklere Teile des Originals im Schwarz und die helleren Teile des Originals im Weiß des Sichtbildes verschwinden.

s Weiterhin ist aus der DE-AS 10 38 105 ein Modulationsverstärker für Fernseh-Bildsender bekannt, welcher die vom Pegel und von der Frequenz des Videosignals abhängigen Amplituden- und Phasenverzerrungen kompensiert. Der Modulationsverstärker enthält eine Verstärkerstufe, der das Videosignal mit solcher Polung zugeführt wird, daß die Synchronsignale negativer als das Bildsignal sind. Dieser Verstärkerstufe ist eine Verstärkeranordnung parallel geschaltet, welche die einen einstellbaren Spannungswert überschreitenden Teile der Videoamplituden in einer gegengekoppelten Verstärkerstufe verstärkt. Der gegengekoppelten Verstärkerstufe ist eine massive Klemmstufe vorgeschaltet, deren Kiemmpotential einstellbar ist. Da je nach Höhe des eingestellten Klemmpotentials der gegengekoppelten Verstärkerstufe vom Gesamthelligkeitsbereich des Videosignals nur Helligkeitswerte von hellgrau bis weiß zugeführt werden, kann eine Kontrasterhöhung von Grauwerten zwischen den Grenzen eines beliebig einstellbaren Grauwertbereiches nicht vorgenommen werden. Außerdem weist diese bekannte Schaltungsanordnung ebenso wie die zuvor beschriebene Anordnung den Nachteil auf, daß helle Teil» des Originalbildes im Weißen des wiedergegebenen Sichtbildes durch Begrenzung der Grauwerte im Bildamplitudenbereich des Videosignals verlorengehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Kontrasterhöhung nach der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher die vorgenannten Nachteile ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ■to 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 Originalbild und wiedergegebenem Sichtbild einstellen, so daß wesentliche Graubereiche nicht im weißen oder schwarzen verschwinden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ist dem kennzeichnenden Teil des Unteranspruchs zu entnehmen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden mit einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung mit Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig.2 Kennlinien der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

F i g. 3 die Wirkung der Kontrasterhöhung an einem ΒΑ-Signal und

Fig.4 eine Schaltungsanordnung einer in ihrer Verstärkung umschaltbaren Mischstufe.

In den Figuren sind Schaltgruppen mit gleichartiger Wirkung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
b5 Über Klemme 1 des Blockschaltbildes der F i g. 1 wird ein ΒΑ-Signal (Bild- und Austastsignal) einem über die Eingangsklemme 2 der Mischstufe 3 und zum anderen der Klemmstufe 4 zugeführt. Dieser Klemmstufe 4

werden ferner über Klemme 5 horizontalfrequente Klemmimpulse Hk und vom Einstellorgan 6 eine Steuerspannung zugeführt. Der Ausgang der Klemn. stufe 4 ist über Verstärker 7 mit der Einpangsklemme 8 der Mischstufe 3 verbunden. Ein Steuereingang der Mischstufe 3, welcher mit der Klemme 9 verbunden ist, liegt über einen elektronischen Schalter 10 ebenfalls an dem Einstellorgan 6. An Klemme 11 ist das im Kontrast erhöhte Bildsignal abnehmbar.

In der Klemmstufe 4 wird das ΒΑ-Signal mit horizontalen Klemmimpulsen auf Α-Grund geklemmt. Der Spannungspegel des Α-Grunds, d. h. das Klemmpotential der Klemmstufe 4, kann mit dem Einstellorgan 6 verschoben werden. Das geklemmte ΒΑ-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 Weißwert verschieben. In der Mischstufe 3 wird das über Eingangsklemme 2 kommende ΒΑ-Signal und das in einem ausgewählten Graubereich höher verstärkte ΒΑ-Signal addiert und der Ausgangsklemme 11 zugeführt. Da bei dieser Addition die Nennausgangsamplitude an der Klemme 11 entsprechend überschritten würde, wird mit dem Einstellorgan 6 ein elektronischer Schalter 10 gekoppelt, der bei einer Einstellung des zu verstärkenden Graubereichs unter den Schwarzwert, also bei linearer Übertragung des ΒΑ-Signals, die Verstärkung für den Eingang 2 der Mischstufe 3 umschaltet.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll nun mit Hilfe der in F i g. 2 dargestellten Kennlinien näher erläutert werden. Auf den Ordinaten der Fig. 2a, 2b und 2c ist die Helligkeitsverteilung von Bildpunkten im Sichtbild aufgetragen und auf den Abszissen die Helligkeitsverteilung von Bildpunkten im Original. Die ausgezogen gekennzeichnete Kennlinie der F i g. 2a zeigt die lineare Verstärkung der Mischstufe 3. Die in Fig. 2b mit der ausgezogenen Linie dargestellte Kennlinie zeigt die nichtlineare Verstärkung des Verstärkers 7. Je nach Lage des Graubereiches wird das Bildsignal bis zum Einsatzpunkt des Durchlaßbereiches nicht verstärkt. Bildsignalamplituden, welche über dem gewünschten Graubereich liegen, werden begrenzt. Die gestrichelt gezeichnete Kennlinie der Fig.2b zeigt eine Verschiebung des Graubereiches mit erhöhter Verstärkung zum maximalen Weißwert. Eine Addition der ausgezogen gezeichneten Kennlinien der Fig.2a und 2b ist in der Fig.2c mit der ausgezogen gezeichneten Kennlinie dargestellt. Die Addition der ausgezogen gezeichneten Kennlinie der F i g. 2a mit der gestrichelt gezeichneten Kennlinie der F i g. 2b ergibt die strichpunktierte Kennlinie der F i g. 2c. Man erkennt, daß bei fehlendem Additionssignal an der Klemme 8, wenn also bei Verschiebung des Grauüereiches mit erhöhter Verstärkung unter den Schwarzwert das ΒΑ-Signal an der Klemme 2 linear übertragen werden soll, an der Ausgangsklemme U nicht mehr der maximale Weißwert erreicht wird.

Um diesen Fehler zu kompensieren, wurde in Abhängigkeit von der Länge des Graubereiches die Verstärkung der Mischstufe 3 umgeschaltet. Die gestrichelt gezeichnete Kennlinie der F i g. 2a zeigt die erhöhte Verstärkung im Fall de Wahl des Graubereiches unter dem Schwarzwert. Die gestrichelt gezeichne- !c Linie der Fig. 2c zeigt die Kennlinie für den zuvor erwähnten Extremfall.

F i g. Ja zeigt ein ΒΑ-Signal, von dem ein bestimmter Graubereich im Kontrast erhöht werden soll. Das Ergebnis dieser Kontrasterhöhung ist in Fig. 3b dargestellt. Hier sind Signale des in Fig. 3a gekennzeichneten Graubereiches mehr verstärkt als Signale außerhalb des Graubereiches.

Die Mischstufe 3 ist in Fig.4 mit diskreten Bauteilen

ίο näher dargestellt. Die Basis des NPN-Transistors 12 ist mil der Eingangsklemme 2 verbunden. Der Kollektor dieses Transistors 12 liegt an dem positiven Potential 13 und der Emitter über Widerstand 14 an dem negativen Potential 15. Außerdem ist der Emitter vom Transistor 12 mit dem Emitter des NPN-Transistors 16 verbunden. Der Kollektor vom 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 vom Transistor 18 liegt an dem positiven Potential 13 und der Emitter über Widerstand 19 an dem negativen Potential. Ferner liegt der Emitter vom Transistor 18 über Widerstand 20 an der Basis vom Transistor 16, am Kollektor vom NPN-Transistor 21 und über Widerstand 22 am Kollektor vom. NPN-Transistor 23. Der Emitter vom Transistor 23 und die Basis vom Transistor 21 liegen auf Massepotential 25. Der mit Klemme 8 verbundene Emitter vom Transistor 21 liegt über Widerstand 26 an dem negativen Potential 15.

Diese Mischstufe 3 mit den über Klemme 2 und 8 additiv zu mischenden ΒΑ-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 Ausgangswiderstand an Klemme 11 dar, dessen Verstärkung im wesentlichen durch die Widerstände 20 und 22 bestimmt wird. Der Transistor 23 dient als Schalter, der bei Bedarf den Gegenkopplungsteilerwiderstand 22 auf Massepotential 25 legt.

Die symmetrische Anordnung vom Transistor 12 und 16 gewährleistet eine gute Temperaturstabilität. Ferner wird durch Sperren vom Transistor 23 Potentialgleichheit zwischen Klemme 2 und Klemme 11 erreicht.

Transistor 12 mit dem Widerstand 14 wirkt als Emitterfolger. Dieser Emitterfolger steuert die Emitterelektrode 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 dem 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 Linearisierung des Frequenzganges. Die Gegenkopplung bewirkt weiter eine Erhöhung d^s Eingangswiderstandes am Emitter vom Transistor 16. Da Transistor 16 in Basisgrundschaltung 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 etwa 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.

Führt man der Basis vom Transistor 16 ein zuzumischendes Eingangssignal zu, dann arbeitet Transistor 16 für dieses Eingangssignal als hoch verstärkende, invertierende Verstärkerstufc in Emittergrundschaltung, deren Emitterwiderstand, gebildet durch die Emitterimpedanz vom Transistor 12, um einige Größenordnungen niedriger ist als der Kollektorwiderstand 17. Für ein der Basis vom Transistor 16 zugeführtes anderes Eingangssignal bewirkt die mit Widerstand 20 durchgeführte Gegenkopplung eine starke Verringerung des Eingangswiderstandes. Dies führt bei einer über den in Basisgrundschaltung

betriebenen Transistors 21 durchgeführten Signalstromeinspeisung dazu, daß sich an der Basis vom Transistor 16 keine Signalspannung ausbildet, sondern daß da< Signal entsprechend dem eingespeisten Strom al; Spannung über Widersland 20 entsteht. Entgegen deiT an Klemme 2 anliegenden Eingangssignal erscheint da; dem Emitter vom Transistor 21 zugeführte Signa invertiert an Klemme II. Die Amplitude dieses Signal; wird durch Widerstand 22 nicht beeinflußt. Außerderr dient Transistor 21 zur Entkopplung der zu mischender Eingangssignale.

Die umschaltbare additive Mischstufe 3 der erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung bleibt nicht nui auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Andere additive Mischstufen, deren Verstärkung umschaltbar ist, wären für diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ebenfalls zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Kontrasterhöhung bestimmter Grauwerte eines Videosignals mit einer Mischstufe, welcher das Videosignal und ein vom Videosignal abgeleitetes Signal zugeführt ist, wobei zur Erzeugung des abgeleiteten Signals das Videosignal zunächst über eine in ihrem Klemmpotential einstellbare Klemmstufe und dann über eine nichtlineare Übertragungseinrichtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Übertragungseinrichtung aus einem zweiseitig in der Amplitude begrenzenden Verstärker (7) mit einer gegenüber der Mischstufe (3) erhöhter Verstärkung besteht und daß die Verstärkung der Mischstufe (3) durch Steuerung eines zur Einstellung des Klemmpotentials dienenden Einstellorgans (6) umschaltbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verstärkung umschaltbar Mischstufe (3) aus einer stark gegengekoppelten Verstärkerstufe mit zwei Transistoren (16,18) besteht, bei welcher der Kollektor eines über den Emitter anzusteuernden ersten Transistors (16) mit der Basis eines in Kollektorgrundschaltung betriebenen zweiten Transistors (18) und die Basis des ersten Transistors (16) über einen ersten Widerstand (20) mit den Emittern des zweiten Transistors (18) verbunden ist, daß die Basis des ersten Transistors (16) mit der Kollektoremitterstrecke eines an der Basis ansteuerbaren dritten Transistors (23) über einen zweiten Widerstand (22) auf Massepotential (25) liegt und daß die Basis des ersten Transistors (16) ferner über die Kollektoremitterstrecke eines in Basisgrundschaltung betriebenen vierten Transistors (21) ansteuerbar ist.