DE2636679B2

DE2636679B2 - Farbtastsignal-Generator

Info

Publication number: DE2636679B2
Application number: DE2636679A
Authority: DE
Inventors: Jan Prof. Rotterdam Davidse; Rudolf Pieter Eindhoven Koppe
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-08-20
Filing date: 1976-08-14
Publication date: 1978-05-24
Also published as: IT1071405B; AT345915B; DK371376A; ATA611576A; JPS5225529A; US4051520A; SE415316B; AU1692076A; DE2636679A1; NO762842L; DE2636679C3; AR212919A1; SE7609142L; BR7605375A; NZ181781A; GB1503896A; ES450783A1; JPS5734710B2; FR2321810A1; JPS56128082A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Farbtastsignal-Generator zum Farbstanzen in Trickmischgeräten, bei dem von einer Schwellenschaltung ein Signal zum Umschalten eines Videosignals geliefert wird, wenn ein aus einem zusammengestellten Farbdifferenzsignal abgeleitetes, einer bestimmten Farbe entsprechendes Farbreferenzsignal einen Schwellwert überschreitet.

Ein derartiger Farbtastsignal-Generator ist in der US-Patentschrift 35 60 638 beschrieben worden. Darin ist angegeben, daß das erzeugte Tastsignal zur Bildung eines einzigen Fernsehbildes aus Videosignalen die aus zwei einzelnen synchronisierten Videosignalquellen herrühren benutzt werden kann. Das eine Videosignal liefert dabei die Hintergrundinformation und das andere eine Szeneninformation, die mit dem eingeblendeten Hintergrund abgebildet werden muß. Die Szeneninformation wird beispielsweise mit Hilfe einer Fernsehkamera vor einem eigenen einfarbigen Hintergrund mit einem Farbton, der in der einzublendenden Szeneninformation nahezu nicht auftritt, aufgenommen. Meistens wird für den Hintergrund der Farbton Blau verwendet. Der Hintergrundfarbton soll äußerst gesättigt sein und dem primären Farbton (Blau) möglichst entsprechen.

Weiter muß der Hintergrund stark und gleichmäßig beleuchtet werden unabhängig von der Szenenbeleuchtung, wobei die Beleuchtung auf dem Hintergrund keine Schatten geben darf. Reflexionien im Hintergrund und in der Szene sollen vermieden werden. Von dem gleichmäßig gefärbten Hintergrund wird das Farbtasisignal abgeleitet, wenn der Signalwert eines (Hintergrund-)Farbdifferenzsignals den Schwellenwert der Schwellenschaltung überschreitet.

In der Praxis stellt es sich heraus, daß beim Tasten der Videosignale für die Szeneninformation und für den Hintergrund im weidergegebenen Bild Fehler auftreten, und zwar in Form auffälliger blauer Ränder zwischen der Szene und dem eingeblendeten Hintergrund sowie in Form fransiger Umrisse. Als Ursache lassen sich nennen: ungleiche Zeitverzögerungen in den Signalen, Rauschanteile, zu feine Einzelheiten und eine nicht gut durchführbare Signaltrennung zwischen dem Videosignal mit der Szeneninformation und dem mit dem einzublendenden Hintergrund; die Scbwellenschaltung funktioniert dabei nicht optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Farbtastsignal-Generator so auszubilden, daß in der Praxis eine verbesserte Signaltrennung erreicht wird und die Anforderungen für die Beleuchtung und die Ausbildung des mehr oder weniger gleichmäßigen Hintergrundes, vor dem die Szene aufgenommen wird, weniger kritisch ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Farbtastsignal-Generator nach der Erfindung das Farbreferenzsignal als Quotient des zusammengestellten Farbdifferenzsignals und des Helligkeitssignals wirksam ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Schwellenschaltung einen Signalvergleicher enthalten, dessen erstem Eingang das zusammengestellte Farbdifferenzsignal und dessen zweitem Eingang ein dem Helligkeitssignal proportionales Signal zugeführt wird.

Nach einer anderen Ausführungsform wird das zusammengestellte Farbdifferenzsignal dem ersten Eingang einer Signalteilerstufe zugeführt, deren zweitem Eingang das Helligkeitssignal zugeführt wird, und der Ausgang der Signalteilerstufe ist mit einem Eingang eines Signalvergleichers verbunden, dessen zweiter Eingang an einer einstellbaren Gleichspannung liegt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nicht wie üblich die Farbdifferenzsignale selbst als Farbreferenzsignal zum Erzeugen des Farbtastsignals benutzt werden müssen, sondern die Färbungssignale, die als Quotient der Farbdifferenzsignale und des Helligkeitssignals von Leuchtdichteschschwankungen unabhängig sind, während dagegen die Farbdifferenzsignale der Leuchtdichte proportional sind. Dadurch wird eine verbesserte Signaltrennung erzielt.

Durch die Leuchtdichteunabhängigkeit der Tastsignalerzeugung ist keine hohe gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung ohne Schatten mehr erforderlich, d. h., daß diese Anforderung für ein einwandfreies Funktionieren des Generators nicht mehr kritisch ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform eines Farbtastsignal-Generators nach der Erfindung,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform.

In Fig. 1 sind 1, 2 und 3 drei Eingänge des Farbtastsignal-Generators nach Fig. 1, denen Farbsignale Ä(Rot), G (Grün) und ß(Blau) zugeführt werden.

Die Farbsignale R, G und B rühren von einer Videosignalquelle, beispielsweise einer Farbfernsehkamera her, mit der Szeneninformation vor einem mehr oder weniger gleichmäßig gefärbten Hintergrund aufgenommen wird. Bei Anwendung einer Kameraausführung, bei der nur ein entsprechend einem genormten Fernsehsystem kodiertes Signal abgegeben wird, wird davon ausgegangen, daß die Farbsignale R, G und B durch Dekodierung erhalten worden sind. Bei dem in dem (gegebenenfalls dekodierten) Kamera-Videosignal Auftreten des Hintergrundfarbtones erzeugt der Generator nach F i g. 1 ein Farbtastsignal CK, das an einem Generatorausgang 4 verfügbar wird. Mit Hilfe des Farbtastsignals CK kann ein Videosignal einer synchronisierten zweiten Quelle mit dem der erstgenannten Quelle kombiniert werden und an derjenigen Stelle, wo im ersten Signal der Hintergrund vorhanden war, wiedergegeben werden.

Die Eingänge 1, 2 und 3 sind an eine Matrixschaltung 5 angeschlossen. In der Matrixschaltung 5 wird aus den ihr zugeführten Farbsignalen R, G und B eine Farbsignalkombination gebildet, die durch Vbezeichnet worden ist. Für

Y= 0,30 R+0,59 G+0,11 B

gilt, daß die Farbsignalkombination ein sogenanntes Leichtdichtesignal Y ist. Für Farbsignale mit gleichen Werten (R=G=B) folgt, daß derselbe Wert beim Leuchtdichtesignal Y auftritt. Bei Wiedergabe der Signale mit

R=G=B=Y

tritt ein schwarzweißgefärbtes Bild auf.

Der Ausgang der Matrixschaltung 5 mit dem Leuchtdichtesignal Y liegt an einem invertierenden ( —)-Eingang einer Signalkombinier- und -multiplizierschaltung 6, von der ein anderer nichtinvertierender ( + )-Eingang an den Eingang 1 angeschlossen ist. Die Schaltungsanordnung 6 hat weiter einen Einstelleingang 7, dem eine einstellbare Spannung (oc) zugeführt wird. In der Schaltungsanordnung 6 hat die Spannung (λ) eine Multiplikation mit einem Faktor sin λ zur Folge, was am Ausgang der Schaltungsanordnung 6 ein Farbdifferenzsignal (/?- y) sin λ ergibt. Auf gleiche Weise gibt es eine Schaltungsanordnung 8 mit einem Einstelleingang 9 mit der einstellbaren Spannung (α), welche Schaltungsanordnung an den Eingang 3 und den Ausgang der Matrixschaltung 5 angeschlossen ist, wodurch die Schaltungsanordnung 8 mit einem Multiplikationsfaktor cos λ ein Farbdifferenzsignal (B- Y) cos ot ergibt. Für die Farbdifferenzsignale (R- Y) und (B- KJgilt, daß bei einer schwarzweißgefärbten Bildinformation mit

R₌G=B=Y

diese Signale gleich Null sind. Statt eines sinus- und cosinusförmigen Multiplikationsfaktors könnten ebenfalls lineare Multiplikationsfaktoren angewandt werden. Die Ausgänge der Schaltungsanordnung 6 und 8 sind mit Eingängen einer Signaladdierschaltung 10 zur Bildung eines zusammengestellten Farbdifferenzsignals

(R- V)sin«+(S- Y)COS«

verbunden, welches Signal zum Zuführen zu einer Schwellenschaltung 11 am Ausgang verfügbar wird. Weiter ist an einen Eingang der Schwellenschaltung 11 der Ausgang mit dem Signal Y der Matrixschaltung 5 angeschlossen, und zwar über eine Signalmultiplikationsschaltung 12. Die Schaltungsanordnung 12 hat einen Einstelleingang 13 zum Zuführen einer einsiullbii ren Spannung (c), wodurch mit einem Multiplikationsfaktor c die Schaltungsanordnung 12 ein Signal cVan der Schwellenschaltung 11 abgibt. Difc Schwellenschaltung 11 ist mit zwei Klemmschaliungen 14 und 15 zur Schwarzpegeleinführung in das zusammengestellte Farbdifferenzsignal und in das Signal cY unter Ansteuerung eines einem Eingang 16 üugeführten Signals /'ausgebildet. Im Signal Ptreten in lu den Zeilenaustastzeiten auftretende Klemmimpulse auf. Mit Hilfe der Klemmimpulse wird auf übliche Weise der Schwarzpegel auf einem bestimmten eingestellten Potential festgelegt. Der Ausgang der Klemmschaltung 14 mit dem zusammengestellten Farbdifferenzsignal

''' (R- Y) sin tx + (B- Y) cos λ

mit darin dem festgelegten Schwarzpegel ist mit einem ( + )-Eingang eines Signalvergleichers 17 verbunden. Ein ( — )-Eingang des Signalvergleichers 17 ist mit dem in Ausgang der Klemmschaltung 15 mit dem auf dem Schwarzpegel geklemmten Signal cY verbunden. Der Signalvergleicher 17 ist von einem Typ, der eine logische 1 abgibt, wenn das zusammengestellte Farbdifferenzsignal

"' (R-Y)s\n <x+ (B-Y)COStX

größer ist als das Signal cY bzw. diesem Signal entspricht und das eine logische 0 abgibt, wenn das betreffende Signal kleiner ist als das Signal cY. Weiter jo ist die Schwellenschaltung 11 mit einem zweiten Signalvergleicher 18 versehen, der mit einem ( + )-Eingang mit dem Ausgang der Klemmschaltung 15 mit dem Signal cY verbunden ist und mit einem (-)-Eingang an einem Abgriff eines Potentiometers 19 liegt. Das J5 Potentiometer 19 liegt zwischen einer Klemme mit einer konstanten Gleichspannung + U und Masse, wobei der Abgriff beispielsweise eine Schwellenspannung d führt. Ein Spannungswert im Signal cY größer als bzw. entsprechend der Schwellenspannung d läßt den Signalvergleicher 18 eine logische 1 abgeben, während bei einem kleineren Wert eine logische 0 abgegeben wird. Die Ausgänge der Signalvergleicher 17 und 18 liegen an Eingängen eines als UND-Tor dargestellten Koinzidenztores 20. Der Ausgang des Tores 20 ist mit dem Generatorausgang 4 verbunden.

Zur Wirkungsweise des Generators nach Fig. 1 mit insbesondere der Schwellenschaltung 11 gilt folgendes. Abweichend von üblichen Farbtastsignalgeneratoren, bei denen das zusammengestellte Farbdifferenzsignal (R- Y) sin α + (S- Y) cos α

unmittelbar als Farbreferenzsignal zur Tastsignalerzeugung benutzt wird, wenn die Formel

(R -

+ (B- Y)COSa > c

gilt mit λ zwischen 0 und 360⁰C einstellbar abhängig vom Hintergrundfarbton, beispielsweise «-347° für einen blauen Hintergrund und mit centsprechend einem Schwellenspannungswert, wird beim Farbtastsignalfco generator nach F i g. 1 ein Referenzsignal gemäß untenstehender Formel benutzt:

(R - Y) sin _Λ + (B - Y) cos λ

die auf eine andere Art und Weise geschrieben folgendes ergibt:

(R - Y) sin λ + (B-Y) cos,* > cY. (3)

Dies bedeutet, daß nicht Farbdifferenzsignale (R- Y) und (B- Y), sondern Färbungssignale (chromaticity signals)

R-Y ,B-Y

~Ί>— ^und -γ—

2ϊ

verwendet werden. Damit ist erreicht worden, daß Leuchtdichteschwankungen, die auf die Färbungssignale keinen Einfluß haben, die Tastsignalerzeugung auch nicht beeinflussen, was bei Verv/endung von Farbdifferenzsignalen (R- Y) und (B- Y), die den Leuchtdichteschwankungen proportional sind, wohl der Fall ist.

Die Formel (3) wird in der Schwellenschaltung 11 beim Signalvergleicher 17 angewandt. Ein Signalwert des Signals

(R- Y) sin «+(ß- Y)cos α,

der größer ist als bzw. dem Schv/ellensignalwert cY entspricht, läßt den Signalvergleicher 17 die logische 1 als Tastsignal abgeben.

Die Schwellenschaltung 11 ist also mit einem zu den Leuchtdichteschwankungen (in Y) proportional mitlaufenden Schwellenwert cY wirksam. Um zu vermeiden, daß bei kleinen Werten der Leuchtdichte der immer vorhandene Rauschanteil eine Schwellenüberschreitung herbeiführen kann, sind der zweite Signalvergleicher 18 und das Koinzidenztor 20 vorgesehen. Dadurch ist die Schwellenschaltung 11 nach Fig. 1 entsprechend der untenstehenden Formel wirksam:

(R - Y) sin λ +(B-Y) cos.* > cY > d (4)

mit d als Minimalschwellenspannung. Das Resultat ist, daß bei einem derart niedrigen Leuchtdichtewert, daß y, gilt: cY<d, wodurch der Signalvergleicher 18 die logische 0 abgibt, weil der Signalvergleicher 17 die logische 1 abgeben kann, das UND-Tor 20 nach wie vor von der logischen 0 gesperrt wird und daß kein Farbtastsignal CK abgegeben wird. Auf diese Weise ist bei niedrigen Leuchtdichtewerten von beispielsweise weniger als 10% des Maximalweißwertes des Leuchtdichtesignals die Schwellenschaltung 11 zum Abgeben des Farbtastsignals CK nicht wirksam. Statt der Zufuhr des Signals cY zum Signalvergleicher 18 könnte a'> ebenfalls das zusammengestellte Farbdifferenzsignal zugeführt werden.

Durch Verwendung der mitlaufenden Schwelle (cY) wird der Abstand des Signalpegels vom Schwellenpegel im Durchschnitt größer sein als bei einer festen Schwelle, wodurch der Einfluß des Rauschanteils auf die Tastsignalerzeugung weniger groß sein wird.

In Fig.2 ist eine Ausführungsform eines Farbtastsignalgenerators dargestellt, der entsprechend der Formel (2) wirksam ist. Beim Generator nach Fig. 1 auf identische Weise vorhandene Elemente sind mit denselben Bezugszeichen 1 bis einschließlich 10 in Fig.2 bezeichnet. Die abweichende Schwellenschaltung 11' nach Fig.2 ist mit einer Signalteilerstufe (Diverdierstufe) 21 ausgebildet, wobei der Ausgang der ho Addierschaltung 10 mit einem Eingang zum Zuführen eines zu teilenden Signals und der Ausgang der Matrixschaltung S mit dem Leuchtdichtesignal Y mit einem Eingang zum Zuführen des teilenden Signals verbunden ist. Die Signalteilerstufe 21 ist erst wirksam, h5 wenn das Signal Keine Minimalschwelle überschritten hat, um dadurch zu vermeiden, daß bei sehr kleinen Werten derselben das Alisgangssignal unbestimmt wird.

DieTeilcrstufe21 liefert ein Färbungssignal
JjR _-_Y) sin λ + (B_- Y)COS λ

·-> über eine der Teilerstufe nachgeschaltete Klemmschaltung 22 mit einem Eingang 23 zum Zuführen des Klemmsignals P für Schwarzpegeleinführung, als Farbreferenzsignal zu einem (+)-Eingang eines Signalvergleichers 24. Ein (-)-Eingang des Signalvergleichers 24 ist mit einem Abgriff eines zwischen einer Klemme mit einer konstanten Gleichspannung + LJ und Masse vorgesehenen Potentiometers 25 verbunden, an welchem Abgriff beispielsweise eine Schwellenspannung c auftritt.

An dem mit dem Generatorausgang 4 verbundenen Ausgang des Signalvergleichers 24 tritt das Farbtastsignal CK auf, das nach der Formel (2) durch die Schwellenschaltung 1Γ gebildet wird, und zwar mit Hilfe des gegebenen Färbungssignal:;.

Statt der Verwendung der einzigen Teilerstufe 21 könnten zwei den Schaltungsanordnungen 6 und 8 nachgeschaltete Teilerstufen zur einzelnen Bildung der Signale

(R - Y) sin λ

. (ß - Y) cos

und — τ/

verwendet werden.

Bei den Generatoren nach F i g. 1 und 2 ist beschrieben worden, daß die von der Matrixschaltung 5 jo abgegebene Farbsignalkombination das in Fernsehnormen genormte Leuchtdichtesignal

Y=0,30K+0,59G+0,ll B

ist. In Abweichung davon ist es auch möglich, eine andere Farbsignalkombination anzuwenden.

Deutlichkeitshalber sei erwähnt, daß die Matrixschaltung 5, die Schaltungsanordnungen 6 und 8 und die Addierschaltung 10 als eine einstellbare Matrixschaltung (5—10) zum Liefern eines einstellbaren zusammengestellten Farbdifferenzsignals kombiniert ausgebildet sein könnte.

Mit Hilfe der Einstellung des Winkels « können die Generatoren nach F i g. 1 und 2 an den bestimmten Hintergrundfarbton der Szene angepaßt werden. Für einen Hintergrund mit dem primären Farbton Blau folgt aus einem (R- Y), (B- Y)-Vektordiagramm der Funktion

(R- Y) sin «. + (Β- Y) cos λ,

daß λ = 353° ist. In einem obenstehenden Beispiel ist füi einen blaugefärbten Hintergrund in der Praxis « = 347° gewählt worden. Der Generator ist normalerweise ir der Nähe des eingestellten Winkels <x wirksam in einerr Streugebiet von Farbtönen. Zur Verringerung dieses Streugebietes ist es möglich, den Generator nach F i g. 1 um (nichtdargestellte) zusätzliche Signalkombinier- unc -multiplizierschaltungen 6' und 8', eine Addierschaltung 10', eine Klemmschaltung 14', zwei Signalvergleicher 17 und 18', ein Tor 20' und ein zusätzliches Koinzidenztor das an die Ausgänge der Tore 20 und 20' angeschlosser ist, auszubauen. Die Signale für die Eingänge 7' und 9 sind dabei beispielsweise auf einen Winkel /? = 332^C eingestellt. Das Resultat ist, daß der in dieser Weise zurr Teil doppelt ausgebildete Farbtastsignalgenerator nui ein Tastsignal für ein zusammenfallendes Streugebic der beiden eingestellten Winkel« und β abgibt. Mit den kleineren (zusammenfallenden) Streugebiet für dei Farbton ist dadurch eine weitergehende Verbessern^

der Farbwahl möglich. Auch könnte an noch eine dritte oder noch weitergehende Erweiterung für weitere Farbtonwahl gedacht werden. Zur Erläuterung der Möglichkeiten können die Formel (2) für bestimmte Winkel λ in einem leuchtdichteunabhängigen Färbungsdiagramm aufgetragen werden, wie beispielsweise im CIE-Farbdreieck, was der Einfachheit der Beschreibung wegen fortgelassen wurde. Das leuchtdichteabhängige

für Farbdifferenzsignale geltende (R- Y), (B- V>Vektordiagramm könnte dazu nicht benutzt werden. Denn im Vektordiagramm mit dem Winkel als Maß für den Farbton gilt die Amplitude des Vektors als Maß für die Farbsättigung bei maximal auftretender Leuchtdichte, wodurch Leuchtdichte und Farbsättigung nicht getrennt wiedergegeben werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Farbtastsignal-Generator zum Farbstanzen in Trickmischgeräten, bei dem von einer Schwellenschaltung ein Signal zum Umschalten eines Videosignals geliefert wird, wenn ein aus einem zusammengestellten Farbdifferenzsignal abgeleitetes, einer bestimmten Farbe entsprechendes Farbreferenzsignal einen Schwellwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbreferenzsignal als Quotient des zusammengestellten Farbdiffercnzsignals und des Helligkeitssignals wirksam ist.

2. Farbtastsignal-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenschaltung (11) einen Signalvergleicher (17) enthält, dessen erstem Eingang ( + ) das zusammengestellte Farbdifferenzsignal und dessen zweitem Eingang (—) ein dem Helligkeitssignal (Y) proportionales Signal (c ■ v;zugeführtwird(Fig. 1).

3. Farbtastsignal-Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbtastsignal dem Ausgang (4) zugeführt wird, wenn das dem Helligkeitssignal proportionale Signal (c ■ Y) einen Schwellwert (18,19) überschreitet.

4. Farbtastsignal-Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang einer Matrixchaltung (5), in der das Helligkeitssignal (Y) gebildet wird, über eine einstellbare Signalmultiplizierschaltung (12) das dem Helligkeitssignal proportionale Signal (c · Y) liefert.

5. Farbtastsignal-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengestellte Farbdifferenzsignal dem ersten Eingang einer Signalteilerstufe (21) zugeführt wird, deren zweitem Eingang das Helligkeitssignal (Y) zugeführt wird, und daß der Ausgang der Signalteilerstufe mit einem Eingang ( + ) eines Signalvergleichers (24) verbunden ist, dessen zweiter Eingang ( —) an einer einstellbaren Gleichspannung (25) liegt (Fig. 2).

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