DE2649781B2 - Kontrastkorrekturvorrichtung für ein Farbfernsehsystem mit mehreren Bildaufnahmeröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontrastkorrekturvor- äo richtung für ein Farbfernsehsystem mit mehreren Bildaufnahmeröhren, deren den verschiedenen Grundfarben einer abgetasteten Szene zugeordnete Ausgangssignale einerseits einem Farbkodierer zur Erzeugung eines einer vorgegebenen Fernseh-Sendenorm enisprechenden, zusammengesetzten, unkorrigierten Videosignals und andererseits einer Schaltung zugeführt werden, die ein für die jeweils größte Helligkeit repräsentatives Steuersignal erzeugt, das eine die Kontrastcharakteristik des unkorrigierten Videosignals mi verändernde Korrekturschaltung steuert.

Derartige Kontrastkorrekturen sind bei Farbfernsehsystemen deshalb erforderlich, weil sowohl im Abbildungsteil als auch im Wiedergabeteil nur ein begrenzter Kontrastbereich verarbeitet werden kann, was zu einer <·"> Verringerung des Kontrastumfangs einer dargestellten Szene auf die Größenordnung von 60:1 führt. Diese Verringerung des Kontrastbereiches macht sich am meisten bei Außenaufnahmen bemerkbar, wo unter guten Lichtbedingungen der Kontrastumfang in der Größenordnung von mehreren 100; 1 liegen kann. Würde man nun in einem solchen Fall die Bildaufnahmeröhren ohne die Verwendung einer Kontrastkorrekturvorrichtung unter Bezugnahme auf die hellsten Stellen der abzubildenden Szene belichten, so daß die Helligkeit dieser hellsten Stellen in vernünftigen Grei)zen konstant gehalten wird, dann würden die dunklen Teile ties Bildes mit stark vermindertem Informationsgehalt wiedergegeben werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art (DE-AS 22 07 536) besteht die zur Beseitigung dieser Probleme vorgesehene Korrekturschaltung aus einem sogenannten Kontrastkompressionswähler, der nach Maßgabe einer ihm von einem von Hand verstellbaren Potentiometer zugeführten Gleichspannung ein sich in Abhängigkeit von dem Steuersignal veränderndes Korrektursignal abgibt, mit dem das von der Farbmatrix stammende Videosignal multipliziert wird. Hierdurch kann durch entsprechende Einstellung des Potentiometers eine eine Kontrastkompression bewirkende Korrektur von 0% bis 100% durchgeführt werden.

Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch einige erhebliche Nachteile auf. So wird das gesamte von der Farbmatrix stammende Videosignal an den Multiplizierer angelegt und in diesem mit einem großen Multiplikationsfaktor multipliziert, was unvermeidlich zu einer gewissen Signalverzerrung führt. Solche Verzerrungen müssen jedoch insbesondere bei Fernsehsignalen, die Sende-Normen genügen sollen, soweit als irgendmöglich vermieden werden. Darüber hinaus sind bei der bekannten Vorrichtung keinerlei Maßnahmen getroffen, die gewährleisten, daß die eine Kompression bewirkende Änderung der Kontrastcharakteristik nur zwischen den Kurvenendpunkten, d. h. zwischen dem Schwarz- und dem Weißpegel zur Wirkung kommt, diese Signalpegel selbst aber u." verändert läßt. Die Konstanthaltung dieser Pegel ist jedoch ebenfalls wieder äußerst wichtig, wenn Fernseh-Sendenormen eingehalten werden müssen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontrastkorrekturvorrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die durch sie bewirkten Signalverzerrungen bzw. Pegelverschiebungen so gering gehalten werden, daß eine Anpassung an Fernseh-Sendenormen ohne weiteres möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Korrekturschaltung folgende Teile umfaßt: einen ersten, durch Multiplikation der Differenz zwischen dem Steuersignal und einem hierfür vorgegebenen Amplitudenpegel mit einer veränderbaren Gleichspannung ein erstes Korrektursignal erzeugenden Multiplizierer, einen entsprechend aus dem unkorrigierten Videosignal und dem ersten Korrektursignal ein zweites Korrektursignal bildenden Multiplizierer und einen das zweite Korrektursignal zum unkorrigierten Videosignal addierenden Mischer.

Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird also im ersten Multiplizierer nicht das Steuersignal selbst, sondern seine Differenz zu einem vorgegebenen Amplitudenpegel, der dem Weiß-Signal entspricht, mit einer veränderbaren Gleichspannung multipliziert. Hierdurch wird sichergestellt, daß das erste Korrektursignal zwar eine Funktion der jeweils größten Helligkeit ist, daß es aber die Lage des Weiß-Pegels nicht zu

verändern vermag. Das auf diese Weise erzeugte erste Korrektursignal wird dann in entsprechender Weise in einem zweiten Multiplizierer mit dem noch nicht korrigierten Videosignal in der Weise weiterverarbeitet, daß ein zweites Korrektursignal entsteht, das dann schließlich durch einen additiven Mischer auf das unkorrigierte Videosignal aufaddiert wird, um somit das korrigierte Videosignal zu erhalten. Durch diese Anordnung kann ein relativ kleiner Multiplikationsfaktor verwendet werden, wodurch sich die von der ι ο Multiplikation stammenden Verzerrungen des Videosignals erheblich verringern lassen.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß aufgrund der Tatsache, daß die Korrektur des Videosignals nicht durch eine Multiplikation sondern durch eine Addition erfolgt, durch eine einfache Vorzeichenumkehr der zu addierenden Spannung von einer Kontrastkompression zu einer Kontrastexpansion übergegangen werden kann. Dies ist vor allem in den Fällen von Bedeutung, in denen. Szenen mit geringem Kontrastumfang beispielsweise bei Nebel aufgenommen werden sollen. Ohne entsprechende Korrekturmöglichkeit erscheint die Wiedergabe solcher Szenen »ausgewaschen«, weil der größte Teil der Information in den nahezu weißen Flächen enthalten ist. Die Vorzeichenumkehr der zu addierenden Spannung läßt sich ohne zusätzliche Maßnahmen einfach durch eine entsprechende Wahl des Wertes der dem ersten Multiplizierer zugeführten Gleichspannung erzielen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den Unteransprücher. niedergelegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfiihrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Kontrastkorrekturvorrichtung,

Fig. 2a, b, c und d graphische Darstellungen von Testwellen^rormen, 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 Gleichspannungs-Bezugssignal für die Anordnung automatisch eingestellt wird. v>

Wie sich aus den F i g. 1 und 2a b^;s 2d ergibt, sind drei Bildaufnahmeröhren 1, 2 und 3 mit einem Farbkodierer 4, der in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Fernseh-Sendenorm, wie beispielsweise PAL oder NTSC ein zusammengesetztes, unkorrigiertes Videosi- w gnal erzeugt, und mit einer herkömmlichen, nicht-additiven Mischstufe 6 verbunden; die Bildaufnahmeröhren 1, 2 und 3 erzeugen jeweils ein elektrisches Signal, das den Grundfarben Rot, Grün und Blau entspricht; die Wellenformen ciieser Signale sind in der Fig. 2a dargestellt. Die Mischstufe 6 erzeugt an ihrem Ausgang ein Signal, das unabhängig davon, ob das Licht von einem oder allen Grundfarbenbestandteilen der Szene ausgeht, die größte Helligkeit der betrachteten Szene darstellt. Dieses Signal wird über eine Verzögerungslei- 1 '· tung 8 geführt, um ein verzögertes Steuersignal zu erzeugen, das zeitlich mit dem Ausgangssignal des Farbkodierers 4 synchronisiert ist. Die Differenz zwischen dem die jeweils größte Helligkeit repräsentierenden Steuersignal der Verzögerungsleitung 8 und < , einer vorgegebenen Spitzenamplitude, d. h. einem Bezugspegel, wird in ehern breitbandigen Multiplizierer 11 mit einem Gleichspannungs-Steuersignal multipliziert, das an einem mit einer Gleichspannung beauf schlagten Potentiometer 10 abgegriffen wird. Dadurch ändern sich sowohl Vorzeichen als auch Amplitude Jes in F i g. 2b gezeigten, am Ausgang des Multiplizierers 111 erscheinenden ersten Korrektursignals in Abhängigkeil von dem Produkt aus dem Gleichspannungs-Sieuersignal und dem Wert, um den das die jeweils größte Helligkeit repräsentierende Steuersignal von dem vorgegebenen Amplitudenpegel abweicht Wenn also das von der Mischstufe 6 abgegebene Steuersignal gleich dem vorgegebenen Spitzen-Amplitudenpegel ist, so entsteht am Ausgang des Multiplizierers II unabhängig von der Einstellung des Potentiometers 10 kein Korrektursignal; für Steuersignalwerte jedoch, die: kleiner als der vorgegebene Spitzen-Amplitudenpegel sind, besitzt das von dem Multiplizierer 11 abgegebene: Korrektursignal ein Vorzeichen und eine Größe, die proportional zu der am Potentiometer 10 eingestellten Bezugsgieichspannung sind. Diese Bezugsgleichspannung kann um einen Wert herum verändert werden, der einem Produkt Null des Multiplizitijrs 11 entspricht.

Wenn von dem Multiplizierer 11 wänrend der Zeilen- und Vertikalaustastung des Fernsehsystems ein Korrektursignal abgegeben würde, so hätte di:s eine Modifikation des zu übermittelnden Synchronisiertpulsen zur Folge; daher wird, um sicherzustellen, dafl während der Zeilen- und Vertikalaustastung vom Multiplizierer 11 kein Korrektursignal erzeugt wird, ein zusammengesetztes Zeilen- und Vertikal-Austastsignal vermittels einer mit den normalerweise vorgesehenen Zeilen- und Vertikal-Austastschaltungen verbundener Verknüpfungsschaltung 13 an einen Anschluß 12 des Multiplizierers 11 angelegt, um den Multiplizierer während dieser Zeitspannen abzuschalten.

Das vom Multiplizierer 11 abgegebene erste Korrektursignal ist an den dem Referenz-Gleichspannungs-Eingang des ersten Multiplizierers 11 entsprechenden Eingang eines zweiten, in gleicher Weise wie der Multiplizierer 11 arbeitenden Multplizierers 14 gelegt. Dessen anderer Eingang, der dem das verzögert«: Steuersignal von der nicht additiven Mischstufe (i empfangenden Eingang des ersten Multiplizierers 111 entspricht, ist mit dem unkorrigierten Videosignal des Farbkodierers 4 beaufschlagt. Das von dim zweiten Multiplizierer 14 erzeugte zweite Korrektursignal ist in F i g. 2c dargestellt, während das vom ersten Multiplizierer 11 erzeugte Korrektursignal in F i g. 2b wiedergegeben ist.

Wie man diesen Figuren entnimmt, ändert das dem zweiten Multiplizierer 14 vom ersten Multiplizierer 11 zugeführte erste Korrektursignal während der Bildperiode sein Vorzeichen und seine Größe in Abhängigkeit von dem Produkt aus der Abweichung der Szenenhelligkeit von dem vorgegebenen Spitzenamplitudenpegel und der Bezugsgleichspannung, wodurch der zweite Multiplizierer 14 so gesteuert wird, daß eine Bedienungsperson durch entsprechende Einstellung des Potentiometers 10 zwischen einem Korrektursignal Null, einem add^;'iven oder einem subtraktiven Korrek tursignal wählen kann.

Der Bedienungsperson ist also freigesfeHt. ob sie den Kontrastbereich des Fernsehsystem;; 'inverändert lassen, komprimieren oder expandieren will. Wie Fig. 2c zeigt, bleiben in jedem Fall die Lage des Schwarz- und des Weißpegels, c. h. des Anfangs- und Endpunktes der in F i g. 2c wiedergegebenen Kurve unverändert.

Das vom Multiplizierer 14 abgegebene zweite Korrektursignal wird auf den einen Eingang einer

additiven Mischstufe 16gegeben,deren zweiter Eingang das zusammengesetzte, unkorrigierte Videosignal des Farbkodierers 4 erhält. Am Ausgang 17 der Mischstufe 16 wird auf diese Weise ein korrigiertes Video-Ausgangssignal erzeugt, das in Fig. 2d dargestellt ist. Ob ϊ dieses VideoAi'sgangssignal einen normalen, einen expandierten oder komprimierten Kontrastbereich repräsentiert, hängt davon ab, ob die Bedienungsperson den Schieber des Potentiometers 10 so bewegt, daß der zweite Multiplizierer 14 ein Korrektursignal Null oder ein additives oder subtraktives Korrektursignal erzeugt. Somit kann also die Verstärkung eines jeden Grundfarbkanals des Fernsehsystems gemeinsam als Funtion der Szenenhelligkeit variiert werde. Wird beispielsweise festgestellt, daß eine Szene mit hohem Kontrast eine dunkle Fläche enthält, so kann die Verstärkung der drei Kanäle so erhöht werden, daß diese Fläche in der wiedergegebenen Abbildung mit größerer Helligkeit dargestellt wird. Der Kontrastbereich der ursprünglichen Szene wird also komprimiert. Umgekehrt kann die Verstärkung in den dunkleren Teilen 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 sich bei einer derartigen Kontrastkorrekturvorrichtung gezeigt, daß das korrigierte Video-Ausgangssigna! bei optimaler Korrektur um einen 50%igen mittleren Bildpegel liegt: dadurch kann das von Hand zu bedienende Potentiometer 10 durch ein Gleichspannungs-Rückkopplungssignal mit geeignetem Vorzeichen und geeigneter Größe ersetzt werden, so daß der Wert der Expansions/Kompressions-Kennlinie automatisch justiert wird.

Eine Rückkopplungsschaltung zur Durchführung dieser Funktion ist in F i g. 3 dargestellt; dabei stellt der Block 18 die Anordnung dar, die in Fig. I mit gestrichelten Linien umrandet ist. Das vom Anschluß 17 kommende Ausgangssignal wird durch eine Aufbereitungsschaltung 20 demoduliert bzw. gleichgerichtet. Das Ausgangssignal¹ der Aufbereitungsschaltung 20 nimmt also zu, wenn der mittlere Wert des Video-Ausgangssignals den Schwarz-Pegel übersteigt. Eire Glättungsschaltung 21 besteht aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes 22 mit einem geerdeten Kondensator 23. Die Glättungsschalüing 21 empfängt das Ausgangssignal der Aufbereitungsschaltung 20 und das am Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 22 und dem Kondensator 23 anliegende Signal wird dem einen Eingang eines Komparators 24 zugeführt. Dieses Eingangssignal für den Komparator 24 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. Das Vorzeichen des Ausgangsüignals des Komparators 24. das an den Steuoreingang der Multiplizierschaltung 11 angelegt wird, ist so gewählt, daß man am Ausgang 17 automaiiseh eine Expansion oder Kompression für den mittleren Bildwert in der Weise erhält, daß sich eine möglichst enge Anpassung an den durch die Bezugs-Gleichspannung:squelle 25 simulierten mittleren Bildwert ergibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kontrastkorrekturvorrichtung für ein Farbfernsehsystem mit mehreren Bildaufnahmeröhren, deren den verschiedenen Grundfarben einer abgetasteten Szene zugeordnete Ausgangssignale einerseits einem Farbkodierer zur Erzeugung eines einer vorgegebenen Fernseh-Sendenorm entsprechenden, zusammengesetzten, unkorrigierten Videosignals und andererseits einer Schaltung zugeführt werden, die ein für die jeweils größte Helligkeit repräsentatives Steuersignal erzeugt, das eine die Kontrastcharakteristik des unkorrigierten Videosignals verändernde Korrekturschaltung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung folgende Teile umfaßt: einen ersten, durch Multiplikation der Differenz zwischen dem Steuersignal und einem hierfür vorgegebenen Amplitudenpegel mit einer veränderbaren Gleichspannung ein erstes Korrektur signal erzeugenden Multiplizierer (11), einen entsprechend aus dem ur.korrigierten Videosignal und dem ersten Korrektursignal ein zweitens Korrektursignal bildenden Multiplizierer (14) und einen das zweite Korrektursign-il zum unkorrigierten Videosignal addierenden Mischer (16).

2. Kontrastkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine mit den normalerweise vorgesehenen Zeilen- und Vertikal-Austastschaltungen verbundene Verknüpfungsschaltung (13) an den ersten Multiplizierer (11) in den Zeitspanner während der Zeilen- und Vertikalaustastung ein Abschaltsignal anlegbar ist

3. KontrastkorrekturvorrLhtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplungsschleife vorgesehen .st, die aus einer mit dem Ausgangssignal des Mischers (16) gespeisten, den mittleren Wert dieses Ausgangssignals über dem Schwarzpegel bestimmenden Aufbereitungsschaltung (20) und einem Komparator (24) für einen Vergleich des Ausgangssignals der Aufbereitungs-Schaltung (20) mit einem Gleichspannungs-Bezugssignal besteht, und daß das das Vergleichsergebnis darstellende Ausgangssignal des Komparator (24) als veränderbare Gleichspannung an den ersten Multiplizierer (11) gelegt ist.