DE2446538B2

DE2446538B2 - Schaltungsanordnung zur matrizierung dreier farbwertsignale in farbdifferenzsignale -i und q und in ein leuchtdichtesignal y

Info

Publication number: DE2446538B2
Application number: DE19742446538
Authority: DE
Inventors: Heinz 6101 Weiterstadt Heß
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1977-02-03
Also published as: US4023200A; DE2446538C3; DE2446538A1

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Matrizierung dreier Farbwertsignale R, G und B in Farbdifferenzsignale — / und Q nach dem NTSC-Farbfemsehverfahren sowie in ein Leuchtdichtesignal

nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Beim NTSC-Farbfemsehverfahren werden zur Kotierung eines Farbfernsehsignals ein Leuchtdichtesignal Vund zwei Farbdifferenzsignale /und Qbenötigt. Das Leuchtdichtesignal V und die beiden Farbdifferenzsif nale / und Q werden aus drei Farbwertsignalen R, G •nd B durch Matrizierung abgeleitet. Ausgehend von #er Gleichung für das Leuchtdichtesignal Y = 0,3OR + #£9G + 0,11B hat man die beiden Farbdifferenzsignale fund <?wie folgt festgelegt:

1 = 0.74 (R-Y)- 0,27 · (B- Y)\ma ^6s

Q = 0,48(R- Y) + 0,41 (B- Y).

Durch Umformung der beiden Farbdifferenzsi-Aus dem Buch von P. S. C ar nt and G. B. Townsend: »Colour Television«, S. 161, ist eine Schaltungsanordnung bekannt, mit welcher die beiden Farbdifferenzsignale und das Leuchtdichtesignal nach den Gleichungen

Y = 0,30K + 0,59 G + 0,11B, -I= -0,60/? + 0,28G + 0,32ßund
Q = 0,21 Ä - 0.52G + 031B

matriziert werdea Bei dieser sehr aufwendigen Schaltungsanordnung dienen 9 Matrixwiderstände und 2 Inverterstufen zur Bildung der nach den Matrixgleichungen geforderten Matrix-Koeffizienten. Die gleiche Zahl 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 V nach der Gleichung

y= 0.30Ä + 0,59G + 0,1 Iß

erzeugt wird, während die beiden Farbdifferen?signale / und Qnach den Gleichungen

/ = 0,74 (R - Y) - 0,27 (B - Y) und Q = 0,48 (R- Y) + 0,41 (B- Y)

matriziert werden.

Eine Schaltungsanordnung zur Dematrizierung ist aus der DT-AS 20 54 220 bekannt. Bei dieser Dematrizierschaltung wird aus drei Farbdifferenzsignalen R-Y, B-Y, G- Y und einem Leuchtdichtesignal Y entsprechende Farbwertsignale R, G und B gebildet. Zur Bildung eines Farbwertsignals sind die Emitter eines ersten und eines zweiten Transistors dreier Transistoren desselben Leitfähigkeitstyps über wenigstens eine Impedanz miteinander verbunden. Die Basis des zweiten Transistors liegt an einer festen Vorspannung, während der Basis des ersten Transistors ein Farbdifferenzsignal und der Basis eines dritten Transistors das Leuchtdichtesignal zugeführt ist. Der Kollektor des dritten Transistors ist zwischen den Emittern des ersten und zweiten Transistors angeschlossen und mit dem Emitter des zweiten Transistors ein die Emitterspannung dieses Transistors konstant haltende Stromquelle verbunden. Am Kollektor des ersten Transistors ist ein dem zugeführten Farbdifferenzsignal entsprechendes Farbwertsignal abnehmbar. Für eine Dematrizierung von drei Farbwertsignalen sind drei derartige Matrizierschaltungen mit je drei Transistoren erforderlich. Als besonders nachteilig ist jedoch anzusehen, daß die Weißbalance dieser Dematrizierschaltung mit drei veränderlichen Widerständen eingestellt werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Matrizierung dreier Farbwertsignale R, (Jund B in Farbdifferenzsignale - / und Q sowie in ein Leuchtdichtesignal Yfür das NTSC-Farbfemsehverfahren anzugeben, welche weniger schaltungs- und abgleichaufwendig ist und problemloser aufgebaut werden kann.

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

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, daß nunmehr nur noch 5 Matrix-Widerstände benötigt werden. Damit verbunden ergibt sich

eine Vergrößerung def Toleranz der Matrix-Widerstände von 0,2% auf 03%. Weiterhin können bisher erforderliche Abgleichelemente zur Einstellung der Weißbalance entfallen, da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei Weiß (Farbwertsignale R= C= B\) automatisch zwei Farbdifferenzsignale von — / = 0 und Q=O matriziert

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem praktischen Ausführungsbeispiel näher erläuter«. '°

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt. Ober Klemme 1 und einem Koppelkondensator 2 wird das Signal des roten Farbauszuges (Farbwertsignal /feiner Farbsignalquelle der Basis einer Transistorstufe mit Transistor 3 zugeführt Die Transistorstufe mit Transistor 3 ist in Emitterschaltung geschaltet. Die Basis des Transistors 3 ist über einen Widerstand 4 mit dem Massepotential 5 verbunden. Der Widerstand 4 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 Emitterwiderstand 8. Ein Signal des grünen Farbauszuges (Farbwertsignal G) der Farbsignalquelle liegt an Klemme 1' und ist über Koppelkondensator 2' der Basis eines Transistors 3' zugeführt. Die Basis des Transistors 3' ist zur Ein:- !ellung des Arbeitspunktes über einen Widerstand 4' mit dem Massepotential 5 verbunden. Der Kollektor des Transistors 3' ist über einen Widerstand 6' mit der positiven Betriebsspannung 7 verbunden. In der Emitterzuführung des Transistors 3' liegt ein Emitterwiderstand 8'. In gleicher Weise wird das Signal des blauen Farbauszuges (Farbwertsignal ß^der Farbsigi:alquelle über Klemme 1" und Koppelkondensator 2" der Basis eines Transistors 3" zugeführt. Zur Stabilisierung des Arbeitspunktes des Transistors 3" ist auch hier die Basis des Transistors 3" mit einem Widerstand 4" mit Massepotential 5 verbunden. Ebenso liegt der Kollektor des Transistors 3" über Widerstand 6" an der positiven Betriebsspannung 7. In der Emitterzuführung des Transistors 3" liegt ein Emitterwiderstand 8". Die Emitterwiderstände 8, 8', 8" sind mit oem 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 9 liegt an einem Spannungsteiler, welcher aus den Widerständen 10 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 14 mit der Emitterelektrode des Transistors 3' und über einen Widerstand 15 mit der Emitterelektrode des Transistors 3 verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sei zunächst angenommen, daß die Widerstandswerte der Emitterwiderstände 8, 8', 8" gleich sind, daß den Klemmen 1, Γ, 1" Farbwertsignale gleicher Spannung zugeführt sind und daß die Widerstandswerte der Widerstände 14 und 15 unendlich groß sind. In diesem Fall fließt über die Kollektor-Emitter-Strecke jeder Transistorstufe '/3 des von der Konstantstromquelle gelieferten Stromes. 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, 3', 8" proportional der Matrix-Koeffizienten k\ = 030, Jt₂ = 0,59, Jt₃ = 0,11 ist, so ergibt sich am Ausgang der Konstantstromquelle mit Klemme 16 ein Signal, welches dem Leuchtdichtesignal

Y = 0.30Ä + 0.59G + 0,11B

entspricht. Bedingt durch die unterschiedlichen Widerstandswerte der Emitterwiderstände 8 (466 Ohm), 8' (237 Ohm) und 8" (1272 Ohm) ergibt sich ferner, daß am Kollektor von Transistor 3 mit Klemme 17 ein negativ gepoltes Farbdifferenzsignal (R - Y), am Kollektor von Transistor 3' mit Klemme 18 ein negativ gepoltes Farbdifferenzsignal (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 Farbwertsignale 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 /-(^-Koordinatensystem gegenüber dem LM'-Koordinatensystem beim PAL-Farbfernsehverfahren um 33° gedreht. Zur Erzielung einer Koordinatendrehung um 33° werden die drei Farbdifferenzsignale an den Emitterelektroden der Transistoren 3, 3' und 3" mit den Widerständen 14 und 15 untereinander verknüpft. Diese Verknüpfung bewirkt eine Drehung des Koordinatensystems. Dimensioniert man den Emitterwiderstand 8 mit 466 Ohm, Widerstand 8' mit 237 Ohm, Emitterwiderstand 8" mit 1272 Ohm, Widerstand 14 mit 705 Ohm und Widerstand 15 mit 819 Ohm, so erhält man an Klemme 17 ein dem NTSC-Farbfernsehsystem entsprechend normgerechtes Farbdifferenzsignal -/ und an Klemme 18 ein normgerechtes Farbdifferenzsignal Q.

Ordnet man die aktiven and 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: gnalgleichungen erhält man: _ / = _o,6OÄ + 0,28G

1. !Schaltungsanordnung zur Matrizierung dreier Farbwertsignale R, Gund Bin Farbdifferenzsignale - / und Q nach dem NTSC-Farbfemsehverfahren sowie in ein Leuchtdichtesignal

Y= k\ ■ R.+ Jt₂ - G + ki ■ B

mit drei Transistorstufen, deren Emitterelektroden über Widerstände verbunden am Ausgang einer Stromquelle liegen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Farbwertsignal der Basiselektrode einer der Transistorstufen (3, 3', 3") zugeführt ist, daß die zwischen den Emitterelektroden der Transistorstufen (3, 3', 3") und einer als Konstantstromquelle (9) ausgeführten Stromquelle geschalteten Widerstände (8,8', 8") so bemessen sind, daß das Verhältnis der Leitwerte der zwischengeschalteten Widerstände (8, 8', 8") untereinander proportional der Matrix-Koeffizienten (k\, Jt₂, fodder zugeführten Farbwertsignale ist, daß entsprechend den Matrixgleichungen für die Farbdifferenzsignale /und Qder Emitter derjenigen Transistorstufe (3"), welcher das Farbwertsignal B zugeführt ist, über einen ersten und zweiten Widerstand (14, 15) mit den Emittern der anderen Transistorstufen (3, 3') verbunden ist und daß an der Kollektorelektrode der Transistorstufe (3), der das Farbwertsignal R zugeführt ist, das Farbdifferenzsignal /, an der Kollektorelektrode der Transistorstufe (3'), der das Farbwertsignal G zugeführt ist, das Farbdifferenzsignal Q und am Ausgang (16) der als Konstantstromquelle (9) ausgeführten Stromquelle das Leuchtdichtesignal Y abnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven und passiven Schaltelemente 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.