DE2515479C3 - Verfahren zur T-Korrektur von Videosignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gamma-Korrektur von Videosignalen, bei dem im Signalübertragungsweg das Leuchtdichtesignal und mindestens ein eine Farbinformation enthaltendes Signal multiplikativ korrigiert werden, wobei die Farbinformation in Abhängigkeit vom Leuchtdiodensignal gammakorrigiert wird.

Die Bildröhre eines Fernsehempfängers weist einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem ihr zugeführten elektrischen Eingangssignal und der abgegebenen Leuchtdichte auf. Auch die Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera weist in manchen Fällen einen nichtlinearen Zusammenhang auf zwischen der Menge des zugeführten Lichts und ihrem elektrischen Ausgangssignal. Normalerweise erstrebt man eine lineare Übertragungscharakteristik und erreicht dies durch die sog. Gamma-Korrektur, oder auch Gradationsentzerrung genannt.

Beim Farbfernsehen ist diese Gamma-Korrektur auch für die Farbinformation notwendig, wobei die Korrekturfaktoren für die einzelnen Farbauszugssignale (R, G, zy unterschiedlich sind. Im allgemeinen wird die Gamma-Korrektur in der Fernsehkamera vorgenommen, sei es, daß für die einzelnen Farbauszugssignale eigene Aufnahmeröhren vorhanden sind und sowohl das Leuchtdichtesignal (Luminanzsignal) als auch die Farbauszugssignale diskret erzeugt und korrigiert werden können (GB-PS 12 95 109, FR-PS 16 01 736), sei es, daß bei einer Einröhren-Farbfernsehkamera die Farbauszugssignale über eine Matrix eigens zur Gamma-Korrektur von einem aus der Bildaufnahmeröhre gewonnenen Farbartsignal (Chrominanzsignal) abgeleitet und dann wieder über eine Matrix zum korrigierten Farbartsignal zusammengesetzt werden.

Die letztgenannte Methode ist wegen der Matrizierung und Rückmatrizierung besonders aufwendig. Zur Abhilfe ist aus der DT-OS 22 58 029 bekannt, die Gamma-Korrektur unmittelbar für das Farbsignal in Abhängigkeit von dem Leuchtdichtesignal vorzunehmen. Das heißt, die einzelnen Farbauszugssignale werden nicht mehr getrennt korrigiert, nur das Farbartsignal im Gesamten, in dem sie enthalten sind. Wegen der unterschiedlichen Übertragungscharakteristik für die einzelnen Farben hat dies aber zur Folge, daß eine lineare Übertragungscharakteristik für die gesamte Übertragung nicht mehr möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gamma-Korrektur von Videosignalen anzugeben, bei dem zum Zweck einer linearen Gesamtübertragungscharakteristik für ein Farbfernsehsignal die Gamma-Korrektur für die einzelnen Farben individuell vorgenommen werden kann, ohne daß zu diesem Zweck eine eigens zur Gamma-Korrektur vorgenommene Herstellung der Farbauszugssignale in der Farbfernsehkamera benötigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß außer dem Leuchtdichtesignal mindestens zwei Farbdifferenzsignale über jeweils eigene gesteuerte Korrekturstufen korrigiert werden, deren Steuersignale aus dem Leuchtdichtesignal gewonnen werden.

Vorzugsweise wird diese erfindungsgemäße Korrektur in einer Einröhren-Farbfernsehkamera vorgenommen. Vorteilhaft sind die Multiplikatoren der einzelnen Korrekturstufen individuell einstellbar. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Bildvorlage bereits Farbverzerrungen aufweist, die nicht wiedergegeben werden sollen. Beispielsweise bei Filmabtastung ist das möglich.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Korrektur mindestens eines weiteren Farbdifferenzsignals. Moderne Farbfernsehabtaster enthalten umfangreiche Matrix-Schaltungen zur Farbwertkorrektur, zu denen auch das sog. »Color-Comp« gehört, eine Einrichtung, die durch Bildung von Farbdifferenzsignalen die getrennte Einstellung von Farbsättigung und Farbton für verschiedene Farbortsbereiche und damit eine sehr freizügige Farbkorrektur ohne Beeinflussung der Weißbalance ermöglicht.

An Hand eines Anwendungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall einer Einröhren-Farbfernsehkamera, wo außer dem Leuchtdichtesignal noch zwei Farbdifferenzsignale korrigiert werden, soll die Erfindung und ihre mathematische Grundlage näher erläutert werden. In der Zeichnung sind blockschaltbildmäßig die erfindungsgemäßen Funktionen dargestellt.

Die für die Gamma-Korrektur vorgesehenen Farbauszugssignale R, G und B kann man aus ihrem Leuchtdichte- und aus ihrem Farbdifferenz-Anteil darstellen:

R = Y₊(R-Y)

G = Y+ (G-Y) B = Y+(B-Y)

Die dafür allgemeine Gleichung soll folgendermaßen lauten:

χ = X₀ + Δχ

Zur Gamma-Korrektur wird diese Gleichung mit dem Exponenten γ potenziert. Das ergibt:

y = χγ = (*o + Δχ)γ

Man kann sich nun ein Modell vorstellen, das die Gamma-Korrigierten Farbauszugssignale durch die Summe des Gamma-korrigierten Leuchtdichtesignals

und je eines noch zu bestimmenden korrigierten Farbdifferenzsignals ausdrückt:

Ry = Υγ + (R-Y)* Gy = Vy + (G-Y)* By = Vy + (B-Y)*

Allgemein wird das beschrieben durch die Gleichung y - χ_ογ + Ay

Entwickelt man nun diese Gleichung an der Stelle x = Xo (Ax = o) in eine Reihe und bricht nach dem ersten Glied ab, so kommt man zu folgender Gleichung:

.V - \)7 + 1 λ' "V7 (x = -X₀)

bzw. zu folgender Darstellung der Gamma-korrigierten Farbauszugssignale:

G₇= Yy + (G- Y)- ^¹

B-/ = V-

(B- Y)

Diese Reihenentwicklung ist hinreichend genau, da die Farbdifferenzanteile klein sind gegenüber den Leuchtdichteanteilen. Man kann also die Gamma-korrigierten Farbauszugssignale darstellen durch die Summe aus einem Gamma-korrigierten Leuchtdichtesignal und aus einem linearen Farbdifferenzsignal, das mit einer Funktion des Leuchtdichtesignals multipliziert ist. Da alle drei Farbdifferenzsignale mit der gleichen Funktion multipliziert werden und eines der drei Farbdifferenzsignale bekanntlich eine Linearkombination der beiden anderen ist, genügt es, die Multiplikation für zwei Fa.rbdifferenzsignale durchzuführen. Damit ist also eine Korrektur der drei Farbauszugssignale möglich durch eine direkte Korrektur des Leuchtdichtesignals und zweier Farbdifferenzsignale, wobei noch die Bildung der Multiplikatoren zu klären ist. Allgemein gilt

Das ergibt

Daraus erkennt man, daß die Gamma-Korreklur des Leuchtdichtesignals ebenfalls durch die Multiplikation des linearen Leuchtdichtesignals mit dem schon für die Farbdifferenzsignale erforderlichen Multiplikator erfolgen kann. Dieser Multiplikator ist bis auf einen konstanten Faktor durch die letztgenannte Gleichung definiert und kann mit hinreichender Genauigkeit nach folgender Gleichung als lineare Funktion des Leuchtdichtesignals dargestellt werden:

ίο Das Blockschaltbild der Zeichnung enthält einen Eingang 1 mit dem Leuchtdichtesignal V, einen Eingang 2 mit dem Farbdifferenzsignal (R-Y) und einen Eingang 3 mit dem Farbdifferenzsignal (B-Y). Der Eingang 1 führt über einen Multiplikator 4 zu einem Ausgang 5 für ein korrigiertes Leuchtdichtesignal V*; der Eingang 2 führt über einen Multiplikator 6 zu einem Ausgang 7 für ein korrigiertes Farbdifferenzsignal (R-Y)* und der Eingang 3 über einen Multiplikator 8 zu einem Ausgang 9 für ein korrigiertes Farbdifferenz-

zo signal (B-Y)*. Der Eingang 1 führt ferner zu einem Block 10, in dem der Multiplikator nach der Funktion /(V) gebildet wird. Die Steuereingänge der Multiplikatoren 4,6 und 8 sind jeweils mit dem Abgriff eines von drei Potentiometern 11, 12 und 13 verbunden. Jeweils ein äußerer Anschluß der Potentiometer U bis 13 führt über eine Gleichspannungsquelle 17 zum Bezugspotential. Der andere äußere Anschluß der beiden Potentiometer 12 und 13 ist mit dem Ausgang des Blocks 10 verbunden. Außerdem führt der Ausgang des Blocks 10 über einen ohmschen Spannungsteiler aus den beiden ohmschen Widerständen 14 und 15 und in Reihe dazu über eine Gleichspannungsquelle 16 zum Bezugspotential. Der Verbindungspunkt der beiden ohmschen Widerstände 14 und 15 ist mit dem anderen äußeren Anschluß des Potentiometers 11 verbunden.

Nach diesem Blockschema läßt sich ein erfindungsgemäßes Verfahren insbesondere in einer Einröhren-Farbfernsehkamera durchführen, in der die Farbauszugssignale elektrisch nicht diskret vorhanden sind. Bei diesem Konzept kann kein Fehler in der Weißbalance der Grauskala auftreten. Außerdem sind auch durch individuelle Einstellung der Multiplikatoren Gradionskorrekturen für verschiedene Farben möglich, was bei Filmabtastung sehr vorteilhaft ist.

Für die genaue Festlegung der Multiplikatoren ist zu berücksichtigen, daß zwar heute für y meistens ein Wert von 0,6 gewählt wird, daß aber die differentielle Verstärkung für kleine Signale auf etwa 2 begrenzt wird, um eine zu starke Verschlechterung des Störabstandes zu vermeiden. Bei besonders kontrastreichen Vorlagen wird für y auch ein Wert von 0,4 verwendet. Der Wert für y soll zwischen einem Maximalwert von 1 und einem Minimalwert von 0,4 kontinuierlich einstellbar sein. Für den Multiplikator Mv, der aus dem Block 10 über den Spannungsteiler 14,15 dem Potentiometer 11 zugeführt wird, ergibt sich nach der letztgenannten Gleichung ein Wert von 1 -(I -) (V-I). Für den Multiplikator Mc, der aus dem Block 10 den Potentiometern 12 und 13 zugeführt wird, ergibt sich mit einer Näherungsauswer-

OG tung von optimalen Gammakurven ein Wert von 1-2,6 · (1-y) · (V-0,625). Eine individuelle Einstellung erfolgt mit den Potentiometern U bis 13. In der einen Endstellung der Potentiometer wird den Multiplikatoren 4, 6 und 8 eine Gleichspannung zugeführt, die

(15 einer Verstärkung 1 (entsprechend γ = 1) entspricht. In der anderen Endstellung wird das negative Leuchtdichtesignal V mit maximaler Amplitude und in einer solchen Gleichspannungslage zugeführt, daß die ge-

wünschten Multiplikationskennlinien entstehen. Als Multiplikatoren sind vorteilhaft Feldeffekttransistoren einzusetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gamma-Korrektur des Leuchtdichtesignals und der Farbdifferenzsignale ergibt trotz Vorsehen einer umfassenden Korrekturmöglichkeit eine wesentliche Vereinfachung eines Femsehübertragungssystems, insbesondere dann, wenn die Korrektur in einer Einröhren-Farbfernsehkamera erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gamma-Korrektur von Videosignalen, bei dem im Signalübertragungsweg das Leuchtdichtesignal und mindestens ein eine Farbinformation enthaltendes Signal multiplikativ korrigiert werden, wobei die Farbinformation in Abhängigkeit vom Leuchtdichtesignal gammakorrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Leuchtdichtesignal mindestens zwei Farbdifferenzsignale über jeweils eigene gesteuerte Korrekturstufen (6,8) korrigiert werden, deren Steuersignale aus dem Leuchtdichtesignal gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres Farbdifferenzsignal über eine eigene Korrekturstufe korrigiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikatoren der Korrekturstufen (4 bis 8) individuell einstellbar sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Einröhren-Farbfernsehkamera vorgenommen wird.