DE2446538A1

DE2446538A1 - Schaltungsanordnung zur matrizierung dreier farbwertsignale in farbdifferenzsignale -i und q und ein leuchtdichtesignal y

Info

Publication number: DE2446538A1
Application number: DE19742446538
Authority: DE
Inventors: Heinz Hess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1976-04-15
Also published as: US4023200A; DE2446538C3; DE2446538B2

Description

ROBERT BOSCH GMBH PLI/Schz/Kn

Rl.-Nr.

Schaltungsanordnung zur Hatrizierung dreier Farbwert signale in Farbdifferenzsignale -I υnd Q und in ein Leuchtdichtesignal Y.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Matrizierung dreier Farbweftsignale R, G und B in Farbdifferenzsignale -I und Q nach dem NTSC-Farbfernsehverfahren sowie in ein Leuchtdichtesignal Y = k . R ·{- k . G + k . B.

Beim NT3C~Farbfernseh.verfah.ren vferden zur Kodierung eines Farbfernsehsignal ein Leuchtdichtesignal Y und zwei Farbdifferenzsignale Iw⁵ Q benötigt. Das Leuchtdichtesignal Y und die beiden Farbdifferenzsignale I und Q werden aus drei Farbwertsignalen R, G und B durch Matrizierung abgeleitet.' Ausgehend von der Gleichung für das Leuchtdichtesignal Y = 0,3OR + 0,59G + 0,11B hat man die beiden Farbdifferenzsignale I und Q wie folgt festgelegt:

I = 0,7V (R -Y) -0,27 (B -Y) und Q = O₁IfS (R -Y) + O₁Vl (B -Y)

Durch Umformung der beiden Farbdifferenzgleichungen erhält man:

-I = -0,60 R + 0,28 G + 0,52 B und Q= 0,21 R -0,52 G + 0,31 B

Aus dem Buch von P.S.Carnt and G.B.Tovaisend: "Colour Television", S. 161 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, mit welcher die beiden Farbdifferenzßignale und aas Leuchtdichtesignal nach den Gleichungen Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B, -I = -0,60 R + 0,28 G + 0,32 B und Q = 0,21 R -0,52 G + 0,31 B matriziert werden. Bei dieser sehr aufwendigen Schaltungsanordnung dienen 9 Matrixwiderstänuo und 2 Inverterstufen zur Bildung der nach den Matrixgleichursgen geforderten Matrix-Koeffizienten. Die gleiche Zahl

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Rl.-Nr. i6*H/7fr - 2 -

an Matrix-Widerständen und Inverterstufen benötigt eine Schaltungsanordnung in dem Buch von M.Kaufman and H.Thomas: "Introduction to Color TV", S. 51, bei welcher das Leuchtdichtesignal Y nach der Gleichung Ϊ = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B erzeugt wird, während die beiden Farbdifferenzsignale I und Q nach den Gleichungen I = 0,7^ (R -· Y) -0,27 (B -Y) und Q = 0,^8 (R -Y) + 0,^1 (B -Y) matriziert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Matrizierschaltung für das NTSC-Farbfernsehverfahren anzugeben, welche weniger aufwendig ist.

Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Farbwertsignal der Basiselektrode einer Transißtorstufe in Emitterschaltung zugeführt ist, daß die Emitterelektrode jeder Transistorstufe über je einen Emitterwiderstand mit dem Ausgang einer Konstantstromquelle verbunden ist, wobei das Verhältnis der Leitwerte der Emitterwiderstände untereinander proportional der Matrix-Koeffizienten des Leuchtdichtesignals ist, daß entsprechend den Matrixgleichungen für die beiden Farbdifferenzsignale -I und Q der Emitter derjenigen Transistorstufe, welcher das Farbwertsignal B zugeführt ist, über einen ersten und einen zweiten Widerstand mit den Emittern der anderen Transistorstufen verbunden ist und daß an der Kollektor-Elektrode der Transistorstufe, der das Farbwertsignal R zugeführt ist, das Farbdifferer.zsignal -I, an der Kollektor-Elektrode der Transistorstuf e_{ der das Farbwertsignal G zugeführt ist, das Farbdifferenzsignal Q und am Ausgang der Konstantstromquelle das · Leuchtdichtesignal Y abnehmbar ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil ruf, daß nunmehr nur noch 5 Matrix-Widerstände benötigt werden. Damit verbinden ergibt sich eine Vergrößerung der Toleranz der Matrix-Widerstände von 0,2 % auf 0,5 %* Weiterhin können bisher erforderliche Abgleichelesiente zur Einstellung der Weiß-

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ROBERT BOSCH

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balance entfallen, da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei Weiß (Farbwertsignale R = G = B 1) automatisch zwei Farbdifferenzsignale von -I=O und Q=O matriziert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand d=r Zeichnung an einem praktischen Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt. Über Klemme 1 und einem Koppelkondensator 2 wird das Signal des roten Farbauszugs (Farbwertsignal R) einer Farbsignalquelle der Basis einer Transistorstufe mit Transistor zugeführt. Die Transistorstufe mit Transistor 3 ist in Emitterschaltung geschaltet. Die Basis des Transistors 3 ist über einen Widerstand A mit dem Massepotential 5 verbunden. Der Widerstand h dient zur Einstellung des Arbeitspunktes von Transistor 3-Der Kollektor von Transistor 3 liegt über Widerstand 6 an einer positiven Betriebsspannung 7· In der Emitterzuführung des Transistors 3 liegt ein Emitterwiderctand 8. Ein Signal des grünen Farbauszugs (Farbwertsignal G) der Farbsignalquelle liegt an Klemme 1^! und ist über Koppelkondensator 2¹ der Basis eines Transistors 3' zugeführt. Die Basis des Transistors 3^f ißt zur Einstellung des Arbeitspunktes über einen Widerstand k' mit dem Massepotential 5 verbunden. Der Kollektor des Transistors 3¹ ist über einen Widerstand 6' mit der positiven Betriebsspannung 7 verbunden. In der Emitterzuführung des Transistors 3¹ liegt ein Emitterwiderstand 8'. In gleicher Weise wird das Signal des blauen Farbauszugs (Farbwertsignal B) der Farbsignalquelle über Klemme 1'' und Koppelkondensator 2¹' .der Basis eines Transistors -3" zugeführt- Zur Stabilisierung des Arbei.tspunktes des Transistors 3" ist auch hier die Basis des Transistors 3" mit einem Widerstand k" mit Massepotential 5 verbunden. Ebenso liegt der Kollektor des Transistors 3" über Widerstand 6" an der pooitiven Betriebsspannung 7· In der Emitterzufuhrung des 'i'ransisiorc 3"' ließt

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ein Emitterwiderstand 8". Die Emitterwiderstände 8, 8·, 8" sind mit dem Kollektor eines Transistors 9 verbunden. Transistor 9 ist in an sich bekannter Weise als Konstantstromquelle geschaltet. Konstantstromquellen liefern unabhängig von der nachgeschalteten Last einen konstanten Strom. Die Basis des Transistors liegt an einem Spannungsteiler, welcher aus den Widerständen und 11 gebildet ist. Der Spannungsteiler mit den Widerständen 10 und 11 liegt zwischen dem Massepotential 5 und einer negativen Betriebsspannung 12. Die Emitterelektrode des Transistors

9 ist über Widerstand 13 mit der negativen Betriebsspannung 12 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 3" ist einmal über einen Widerstand ^h mit der Emitterelektrode des Transistors-3' ^UI*d über einen Widerstand 15 nit der Emitterelektrode des Transistors 3 verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sei zunächst angenommen, daß die Widerstandswerte der Emitterwiderstände 8, 8¹ , 8" gleich sind, daß den Klemmen 1_T 1', 1" Farbwertsignale gleicher Spannung zugeführt sind und daß die Widerstandswerte der Widerstände 1*f und 15 unendlich groß sind. In dieses Fall fließt über die Kollektor-Emitter-Strecke jeder Transistorstufe 1/3 des von der Konstantstromquelle gelieferten Stroms. Dementsprechend nehmen auch die Signale an den Kollektoren der einzelnen Transistorstufen gleiche Spannungswerte an. Wird nunmehr angenommen, daß das Verhältnis der Leitwerte der Emitterwiderstände 8, 8¹, 8" proportional der Matrix-Koeffizienten k^ = 0,30, k_£ = 0,59, k-, = 0,11 ist, so ergibt sich am Ausgang der Konstantstromquelle mit Klemme 16 ein Signal, welches dem Leuchtdichtesignal Y = 0,30 K + 0,59 G +-0,11 B entspricht. Bedingt durch die unterschiedlichen Widerstanäswerte der Emitterwiderstände 8 (*f66 Ohm), 8' (237 Ohm) und 8" (1272 0hm) ergibt sich ferner, daß am Kollektor von Transistor 3 mit Klemme 17 ein negativ gepoltes Farbdifferenzsignal- (E -Y), am Kollektor von Transistor 3* mit Klemme 18 ein negativ gepoltes Farbdifferenz-

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signal- (G -Y) und am Kollektor von Transistor 3" ein negativ gepoltes Farbdifferenzsignal- (B -Y) abnehmbar ist. Da das Leuchtdichtesignal Y an der Klemme 16 für alle drei Farbdifferenzsignalstufen über je einen Gegenkopplungswiderstand 8 bzw. 8' bzw« 8" eingespeist wird, welcher auch für die Verstärkung der einzelnen Farbv/ertsignale R, G und B wirksam ist, ergibt sich automatisch ein korrekter Weißbalanceabgleich.

Würde die zuvor beschriebene Matrizierschaltung in PAL-Codern Anwendung finden, so könnte an Klemme 17 das Farbdifferenzsignal V und an Klemme 18 das Farbdifferenzsignal U abgenommen werden. Systembedingt wird jedoch bekanntlich beim NTSC-Farbfernsehverfahren das I-Q-Koordinatensystem gegenüber dem TJ-V-Koordinatev ,ystem beim PAL-Farbfernsehverfahren um 33 gedreht. Zur Erzielung einer Koordinatendrehung um 33° werden die drei Farbdifferenzsignale an den Emitterelektroden der Transistoren -3, 3¹ und 3" mit den Widerständen 1*f und 15 untereinander verknüpft. Diese Verknüpfung bewirkt eine Drelrang des Koordinatensystems. Dimensioniert man den Emitterwiderstand 8 mit 466 Ohm, Widerstand 8' mit 237 Ohm, Emitterwiderstand 8" mit 1272 Ohm, Widerstand 1*f mit 705 Ohm und Widerstand 15 mit 819 Ohm so erhält man an Klemme 17 ein dem NTSC-Farbfernsehsystem entsprechend normgerechtes Farbdifferenzsignal -I und an Klemme 18 ein normgerechtes Farbdifferenzsignal Q.

Ordnet man die aktiven und passiven Schaltelemente der zuvor beschriebenen Matrixschaltung auf dem Substrat einer integrierten Schaltung an, vorzugsweise einer integrierten Schaltung in Dünnfilmtechnik, so erhält..man eine sehr temperaturstabile Matrizier-Schaltung.

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Claims

ROBERT BOSCH Rl.-Nr. I6M/74 -G- Patentansprü ehe

1. Schaltungsanordnung zur Matrizierung dreier Farbwertsignale R, G und B in Farbdifferenzsignale -I und Q nach dem NTSC-Farbfernsehverfahren sowie in ein Leuchtdichtesignal Y = k* • R + k · G + k · B, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Farbwertsignal der Basiselektrode einer Transistorstufe (3, 3'j 3") in Emitterschaltung zugeführt ist, daß die Emitterelektrode jeder Transistorstufe (3, 3'i 3") über je einen Emitterwiderstand (8, 8', 8") mit dem Ausgang(i6) einer Konstantstromquelle (9) verbunden ist, wobei das Verhältnis der Leitwerte der Emitterwiderstände (8, 8',-8") untereinanaer proportional der Matrix-Koeffizienten (k,., k , k-,) des Leuchtäichtesignals (Y) ist, daß entsprechend den Matrixgleichungen für die Farbdifferenzsighale I und Q der Emitter derjenigen Transistorstufe(3"), welcher das Farbwertsignal B zugeführt ist, über einen ersten und zweiten Widerstand (1^, 15) mit den Emittern der anderen Transistordtufen (3, 3¹) verbunden ist und daß an der Kollektorelektrode der Transistorstufe (3), der das Farbwertsignal R zugeführt ist, das Farbdifferenzsignal -I, an der Kollektorelektrode der Transistorstufe (3')i der das Farbwertsignal G zugeführt ist, das Farbdifferenzsignal Q und am Ausgang

(16) der Konstantstromquelle (9) das Leuchtdichtesignal Y abnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven und passiven Schalt elemente der Matrix auf dem Substrat einer integrierten Schaltung angeordnet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven und passiven Schaltelemente der Matrix in Dünnfilmtechnik hergestellt sind.

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