DE2649781A1

DE2649781A1 - Kontrastkorrektureinrichtung

Info

Publication number: DE2649781A1
Application number: DE19762649781
Authority: DE
Inventors: Roger Fenton
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1976-09-16
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1978-06-15
Also published as: NZ185031A; US4152720A; CA1088199A; DE2649781C3; DE2649781B2; AU2818377A; GB1524720A; AU507245B2

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ. FINSTERWALD & G RAM KO W

P/3V - M 3154 München, den 29- Okt. 1976

The Marconi Company Limited
Marconi House, New Street,
Chelmsford, Essex CMl IPL
England

Kontrastkorrektureinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kontrastkorrektureinrichtung für ein Farbfernsehsystem.

Bei einem Farbfernsehsystem kann aufgrund von Einschränkungen sowohl im Abbildungsteil.· als auch im Wiedergabeteil des Systems, die eine Verringerung des Kontrastbereichs der Darstellung in der Größenordnung von 60:1 bewirken, nur ein begrenzter Kontrastbereich wiedergegeben werden. Eine solche Verringerung des Kontrastbereichs
macht sich am meisten bei einer natürlichen Außenszene
bemerkbar, wo unter guten Lichtbedingungen der Kontrastbereich in der Größenordnung von mehreren hundert zu eins liegen kann. Umgekehrt können im anderen Extremfall die
Ferncehaufnahmen, die bei Nebel gemacht wurden, sehr be-

DP.r;. MANlTZ ■ DIPL.-INC. M. FINSTERWALD DIP L. -INC. W. CRAMKOW ZFNTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

fl MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSEI 7 "^{T n}" lnAD CANNSTATTI MÜNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TIL. ICJ>i9) 2242.11. TELEX 5-29672 HATMF ! POSTSCHECK: MÖNCHEN 7 7 O 6 2 - 60S

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grenzte Γontrastbereiche zeigen, die im allgemeinen so gar kleiner als die Kontrastbereiche sind, die von dem Fernsehsystem wiedergegeben werden können.

Zur Zeit wird nach folgendem Verfahren gearbeitet: das Fernsehsystem wird unter Bezugnahme auf die hellsten Stellen einer Szene belichtet, so daß die Helligkeit der hellsten Stellen der dargestellten Abbildung in vernünftigen Grenzen konstant gehalten wird. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß Jzenen mit großem Kontrastbereich mit weniger Informationen in den dunklen Teilen des Eildes wiedergegeben werden und Szenen mit niedrigem Kontrastbereich "ausgewaschen" erscheinen, weil der größte Teil der Informationen in den nahezu weißen Flächen enthalten ist. Das Kontrastgesetz dieser herkömmlichen Fernsehsysteme hat eine nominell lineare Charakteristik bzw. Kennlinie; könnte jedoch diese Kennlinie justiert werden, dann könnten die Bereiche der betrachteten Szene, die für die Erzeugung des Fernsehbildes besonders wesentlich sind, so eingestellt werden, daß de durch den festen Kontrastbereich begrenzte Fähigkeit des Fernsehsystems am besten ausgenutzt werden könnte. Beim Farbfernsehen wird das Licht von einer aufgenommenen Szene im allgemeinen in die drei Grundfarben aufgeteilt, d.h., Rot, Grün und Blau, die getrennt abgebildet und deren Gamma-Korrektur in der Weise durchgeführt werden, daß die Lichteingabe/Lichtausgabe-Kennlinie eines jeden getrennten Grundkanals von der Abbildung zur Wiedergabe linear ist. Um optimale colorimetrische Vierte bzw. eine optimale Farbdichte der Strahlung beizubehalten, sollte jedes gegebene Verhältnis der Eingangsgrößen für die roten, grünen und blauen Signale mit identischen AuSgangsverhältnissen wiedergegeben werden. Jede Modifikation des Kontrastgesetzes des Fernsehsystems muß also in der Weise angewandt v/erden, daß die Verhälnisse zwischen den Grundsignalen in entsprechender Weise aufrechterhalten werden.

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Mit der vorliegenden Erfindung soll oine Kontrastkorrektureinrichtung geschaffen werden, bei der die oben erwähnten Kriterien beachtet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Fontrastkorrektureinrichtung für ein Farbfernsehsystern mehrere Kameraröhren zur jeweiligen Erzeugung von elektrischen Signalen, die verschiedenen, in einer durch die Röhren abgetasteten Szene auftretenden Grundfarben entsprechen, einen Farbkodierer zur Erzeugung eines zusammengesetzten, farbkodierten Signals in Abhängigkeit von einem festgelegten Übertragungssystem (beispielsweise PAL) aus den Signalen der Kameraröhren, eine Anordnung zur Erzeugung eines Signals, das die größte Helligkeit in der betrachteten Szene darstellt, eine Multiplizierschaltung für die Multiplikation der Differenz zwischen dem die größte Helligkeit darstellenden Signal und seiner vorherbestimmten Spitzenamplitude mit einem Steuersignal in der Weise, daß ein weiteres Signal erzeugt wird, dessen Vorzeichen und Größe in Abhängigkeit von der Abweichung des die größte Helligkeit darstellenden Signals von der Spitzenamplitude geändert werden kann, eine weitere Multiplizi'erschaltung für die Multiplikation des weiteren Signals mit dem zusammengesetzten farbkodierten Signals, um ein Video-Korrektur-Signal zu erzeugen, dessen Vorzeichen sich in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des weiteren Signals ändert, und eine Mischstufe, um das Video-Korrektur-Signal zu dem zusammengesetzten, farbkodierten Signal zu addieren, so daß am Ausgang der Mischstufe ein Video-Signal mit komprimiertem, normalen oder expandiertem Kontrastbereich erzeugt wird.

Mach einer bevorzugten Ausführungsform ist eine mit den normalerweise vorgesehenen Zeilen- und Vertikal-Austastungsschaltungen verbundene Verknüpfungsschaltung so angeordnet, daß die zuerst erwähnte Multiplizierschaltung in den Zeitintervallen während der Zeilen- und Vertikalaustastung ab-

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geschaltet wird.

Zweckmäßigerweise wird als Anordnung zur Erzeugung eines die größte Helligkeit darstellenden Signals eine herkömmliche, nicht additive ['lischstufe verwendet.

Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Ausgang der Mischstufe in einer Rückkopplungsschleife mit einem Rücksteller zur Bestimmung des mittleren Pegels des Ausgangssignals der nischstufe über dem schwarzen Pegel und einen Komparator für den Vergleich des Ausgangssignals des Detektors mit einem Gleichspannungs-Bezugssignal verbunden ist, wobei die Resultierende des Vergleichs beim Betrieb als Steuersignal an die riultiplizierschaltung angelegt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a, b, c und d graphische Darstellungen von Testwellenformen, denen sich die Signale an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung entnehmen lassen; und

Fig. 3 eine Modifikation der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, wobei das Steuersignal für die Anordnung automatisch abgenommen wird.

Wie sich aus den Figuren 1 und 23. bis 2d ergibt, sind drei Kameraröhren 1, 2, 3 mit einem Farbkodierer 4, der in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Funkübertragungssystem,

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wie beispielsweise PAL oder MTSC, ein zusammengesetztes, farbkodiertes Signal erzeugt, und mit einer herkömmlichen, nicht-additiven flischstufe 6 verbunden; die I'ameraröhren 1, 2, 3 erzeugen jeweils ein elektrisches Signal, das den Grundfarben Rot, Grün bzw. Blau entspricht; die Wellenformen dieser Signale sind in Fig. 2a dargestellt. Die Mischstufe 6 erzeugt an ihrem Ausgang ein Signal, das unabhängig davon, ob das Licht von einem oder allen Grundfarbbestandteilen der Szene ausgeht, die größte Helligkeit der betrachteten Szene darstellt. Dieses Signal wird über eine Verzögerungsleitung 8 geführt, um ein verzögertes Signal zu erzeugen, das zeitlich mit dem Ausgangssignal des Farbkodierers 4 synchronisiert ist. Die Differenz zwischen dem Signal für die größte Helligkeit am Ausgang der Verzögerungsleitung 8 und einer vorherbestimmten Spitzenamplitude,, d.h., einem Bezugspegel, wird in einer Breitband-Multiplizierschaltung 11 mit einem Gleichspannungs-Steuersignal multipliziert, das von einem an ein Potentiometer Io angelegten Potential abgenommen wird. Dadurch ändern sich sowohl das Vorzeichen als auch die Amplitude des in Fig. 2b gezeigten Ausgangssignals der Multiplizierschaltung 11 in Abhängigkeit von dem Produkt aus dem Gleichspannungs-Steuersignal und dem Wert, um den das die größte Helligkeit der Szene darstellende Signal von der vorherbestimmten Spitzenamplitude abweicht. Wenn also das Ausgangssignal der Mischstufe 6 auf der Spitzenamplitude ist, erzeugt die Einstellung des Potentiometers Io kein Korrektursignal an dem Ausgang der Multiplizierschaltung 11; jedoch für Signale, die kleiner als die Spitzenamplitude sind, wird das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung ein Signal mit einem Vorzeichen und einer Größe, die proportional zu der von dem Potentometer Io eingestellten Steuergleichspannung sind. Diese Steuergleichspannung kann um einen Zustand bzw. Wert eingestellt werden, der ein Produkt Null der Multiplizierschaltung 11 darstellt. Wenn ein Ausgangssignal von der Multiplizierschaltung 11 während der Zeilen- und Vertikal-

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Austastung des Fernsehsystems erzeugt wird, würde dies eine Modifikation des übermittelten Synchronisierimpulses zur Folge haben; um sicherzustellen, daß während der Zeilen- und Vertikal-Austastung kein Ausgangssignal von der Multiplizierschaltung 11 erzeugt wird, wird ein zusammengesetztes Zeilen- und Vertikal-Austastungssignal an einen Anschluß 12 der Multiplizierschaltung 11 von einer Verknüpfungsschaltung 13 angelegt, die mit den normalerweise vorgesehenen Zeilen- und Vertikal-Austastungsschaltungen verbunden ist, um die Multiplizierschaltung 11 während dieser Zeitspanne abzuschalten. Der Ausgang der Multiplizierschaltung 11 ist mit einem Eingang einer weiteren Multiplizierschaltung 14 verbunden, dessen anderes Eingangssignal von dem Farbkodierer 4 zugeführt wird. Dadurch ändert das Eingangssignal zu der Multiplizierschaltung 14 von der Multiplizierschaltung 11 während der Bildperiode sein Vorzeichen und seine Größe in Abhängigkeit von dem Produkt aus der Abweichung der Szenenhelligkeit von der Spitzenamplitude und der Steuergleichspannung, um die Multiplizierschaltung 14 so zu steuern, daß eine Bedienungsperson durch entsprechende Verschiebung bzw. Einstellung des Potentiometers 10 zwischen dem Korrektursignal Null, einem additiven oder einem subtraktiven Korrektursignal wählen kann, wie durch die Wellenform von Fig* 2c dargestellt wird. Das Korrektursignal von der Multiplizierschaltung 14 wird als ein Eingangssignal auf eine additive Mischstufe 16 gegeben, während das andere Eingangssignal der Mischstufe 16 von dem zusammengesetzten farbkodierten Signal an dem Ausgang des Farbkodierers 4 abgenommen wird, so daß ein kodiertes Video-Ausgangssignal an einem Ausgang 17 der Mischstufe 16 erzeugt wird. Das Ausgangssignal an dem Anschluß 17, das in Fig. 2d dargestellt ist, stellt also einen komprimierten bzw. zusammengedrückten, normalen oder expandierten bzw. auseinandergezogenen Kontrastbereich dar; dies hängt jeweils davon ab, ob die Bedienungsperson den Schieber des Potentiometers 10 so bewegt, daß ein addi-

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tives, Null oder subtraktives Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 14 erzeugt wird. Durch die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung kann also die Verstärkung eines jeden Grundfarbkanals des Fernsehsystems gemeinsam als Funktion der Szenenhelligkeit variiert werden; wird also beispielsweise festgestellt, daß die Szene eine dunkle Fläche mit hohem Kontrast enthält, so kann die Verstärkung der drei Kanäle erhöht werden, so daß diese Fläche der wiedergegebenen Abbildung mit größerer Helligkeit dargestellt wird; d.h., der Kontrastbereich der ursprünglichen Szene wird komprimiert. Umgekehrt kann die Verstärkung in den dunkleren Teiler einer Szene mit geringem Kontrast so verringert werden, daß der Kontrastbereich der dargestellten Abbildung erweitert und damit den Möglichkeiten des Fernsehsystems angepaßt wird.

In der Praxis hat' $ich bei der Kontrastkorrektureinrichtung nach der vorliegenden Erfindung folgendes herausgestellt: im allgemeinen liegt das Video-Ausgangssignal bei optimaler Korrektur rund um einen 50%igen mittleren Bildwert bzw. Bildpegel; dadurch kann das von Hand zu bedienende Potentiometer Io durch ein Gleichspannungs-Rückkopp'lungssignal mit geeigneter Richtung und Größe ersetzt werden, wodurch die Größe der Expansions/Kompressions-Kennlinie automatisch justiert wird. Eine Rückkopplungsschaltung zur Durchführung dieser Funktion ist in Fig. 3 gezeigt; dabei stellt der Block 18 die Anordnung dar, die in Fig. 1 in gestrichelten Linien angedeutet is.t· Das Ausgangssignal von dem Anschluß 17 wird durch einen Rücksteiler (restorer) 20 demoduliert bzw. gleichgerichtet, der ein Ausgangsaignal erzeugt, das zunimmt, wenn der mittlere Wert des Video-Ausgangssignals den Schwarzwert bzw. Schwarzpegel übersteigt. Eine Glättungsschaltung 21 ■ weist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 22 Indainem geerdeten Kondensator 23 auf; die Glättungaschaltung 21 ist so geschaltet, daß sie das Ausgangssignal von dem Rücksteiler 20 empfängt und ein Signal

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von der Verbindung zwischen dem Widerstand 22 und dem Kondensator 23 zu einem Eingang eines Komparators 24 liefert; dieses Signal stellt den mittleren Bildwert dar. Der andere Eingang des Komparators 24 ist mit einer Bezugs-Gleichspannungsquelle 25 verbunden, die den gewünschten Pegel des mittleren Bildwertes, im allgemeinen 50%, darstellt. Der Sinn bzw. die Richtung des Ausgangssignals des Komparators 24, das an den Steuereingang der Multiplizierschaltung 11 angelegt wird, ist so ausgewählt, daß die Expansion oder Kompression für den mittleren Bildwert an dem Ausgang 17 automatisch so ausgewählt wird, daß sich eine möglichst enge Anpassung an den mittleren Bildwert ergibt, der durch die Bezugs-Gleichspannungsquelle 25 simuliert wird.

-Patentansprüche -

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Claims

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Pat e nt ansnrüche

. Kontrastkorrektureinrichtung für ein Farbfernsehsystem

mit mehreren Kameraröhren, die jeweils elektrische Signale erzeugen, die unterschiedlichen, in einer durch die Röhren abgetasteten Szene enthaltenen Grundfarben entsprechen, mit einem Farbkodierer zur Erzeugung eines zusammengesetzten, farbkodierten Signals in Abhängigkeit von einer vorherbestimmten !Fernsehnorm aus den Kameraröhren und mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Signals, das die größte Hellgikeit in der betrachteten Szene darstellt, gekennzeichnet durch eine MuItipiizverschaltung (11) für die Multiplikation der Differenz zwischen dem Signal, das die größte Helligkeit darstellt, und einer vorherbestimmten Spitzenamplitude mit einem Steuersignal in der Weise, daß ein weiteres Signal erzeugt wird, dessen Vorzeichen und Größe sich in Abhängigkeit von der Abweichung des Signals, das die größte Helligkeit darstellt, von der Spitzenamplitude ändern, weiterhin durch eine weitere Multiplizierschaltung (14-) für die Multiplikation des weiteren Signals mit dem zusammegesetzten, farbkodierten Signal, so daß ein Video-Korrektursignal mit einem Vorzeichen erzeugt wird, das sich in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des weiteren Signals ändert, und durch eine Mischstufe (16), um das Video-Korrektursignal zu dem zusammengesetzten, farbkodierten Signal zu addieren, so daß an dem Ausgang der Mischstufe (16) ein Video-Signal mit komprimiertem, normalem oder expandiertem Kon-

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trastbereich. erzeugt wird.
2. Kontrastkorrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den normalerweise vorgesehenen Zeilen- und Vertikal-Austastungsschaltungen verbundene Verknüpfungsschaltung (13) so ausgelegt ist, daß sie die zuerst erwähnte Multiplizierschaltung (11) in den Zeitspannen während der Zeilen- und Vertikal-Austastung abschaltet.
3. Kontrastkorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung eines Sigrals, das die größte Helligkeit darstellt, eine herkömmliche, nicht-additive Mischstufe (6) ist.
4. Kontrastkorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, d»Ö die Miechftufe (16} in einer Rückkopplungsschleife pit einem RUckateller (2o) zur Bestimmung des mittleren Wertes des Ausgangssignals der Mischstufe (16) über dem Schwarzwert und einem Komparator (12) für den Vergleich des Detektor-Ausgangssignals mit einem Gleichspannungs-Bezugssignal verbunden ist, so daß die Resultierende des Vergleichs als Steuersignal an-die Multiplizierschaltung (11) angelegt wird.

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