DE2703552B2

DE2703552B2 - Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Bildgüte in Farbfernsehempfängern

Info

Publication number: DE2703552B2
Application number: DE2703552A
Authority: DE
Inventors: Yoshitomi Neyagawa Osaka Nagaoka; Reiichi Hirakata Osaka Sasaki; Tetsuo Osaka Tomimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1977-01-27
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2703552C3; NL170912C; NL7701045A; FR2340655B1; AU2143177A; US4127868A; NL170912B; FR2340655A1; CA1077617A; AU503176B2; DE2703552A1; GB1572574A

Description

genügen.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die drei in den Kathodenzuleitungen liegenden Widerstände (70, 71,72) unter sich gleich sind und daß der im Blaukanal (12) liegende Widerstand (72) durch eine oberhalb des vorgegebenen Leuchtdichteniveaus leitend werdende Schwellwertdiode (73) überbrückt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotkanal (10) und im Blaukanal (12) je zwei Widerstände (60,61 bzw. 64, 65) vorgesehen sind, von denen je einer (61 bzw. 65) so von einer Schwellwertanordnung (62 bzw. 66) überbrückt ist, daß die in den einzelnen Farbkanälen liegenden Gesamt widerstünde unterhalb des vorgegebenen Leuchtdicl.teniveaus unter sich den gleichen Wert haben und obei alb des vorgegebenen Leuchtdichteniveaus der Gesamtwiderstand (60,61, 62) im Rotkanal (10) größer und der Gesamtwiderstand (64,65,66) im Blaukanal (12) kleiner wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Farbkanälen (10,11, 12) liegenden Widerstände (80, 81, 82) unter sich gleich groß sind, daß der im Grünkanal (11) liegende Widerstand (81) durch eine Reihenschaltung von Zenerdiode (83) und Widerstand (85) und der im Blaukanal (12) liegende Widerstand (82) durch eine Reihenschaltung von Zenerdiode (84) und Widerstand (86) so überbrückt ist, daß oberhalb des vorgegebenen Leuchtdichteniveaus der Gesamtwiderstand (80) im Rotkanal (10) größer ist als der Gesamtwiderstand (81, 83, 85) im Grünkanal (IJ) und dieser wieder größer ist als der Gesamtwiderstand (82,84,86) im Blaukanal (12).

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung /ur Verbesserung der Bildgüte in Farbfernsehempfängern entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch I.

Bei üblichen Farbfernsehempfängern erscheinen in den stark furbgesälligten Teilen eines Bildes, ulso etwa in einem sturk gesättigten Rot oiler Mau. unangenehme Störkomponenten. Zusätzlich tritt in stark gesättigten Bildteilen ein Schärfeverlust (Überstrahliingseffekl) auf, und es entstehen l.eiichldk'hlefehler, die vom Ueiraihler als extreme f-'arbübcrslei^criii^ei) wahrgenommen werden. Wie in der IIS-PS 18 Π _>-H beschrieben.

resultieren diese unerwünschten Störungen vor allem aus der höheren korrelierten Farbtemperatur des Bezugsweiß, wie sie bei modernen Farbfernsehgeräten angewendet wird; eben dort wurde auch gezeigt, daß Farbsättigungsstörungen entweder durch Optimierung der Farbdemodulatoren oder durch eine verhältnismäßig niedrige korrelierte Farbtemperatur Jes Bezugsweiß, beispielsweise 6774 K entsprechend C]E Illuminant C oder 6500 K entsprechend D 65 klein gehalten

in werden können. Daher wird auch häufig, vor allem in den USA von der niedrigeren korrelierten Farbtemperatur in Farbfernsehgeräten Gebrauch gemacht.

Auf diese Art werden zwar chromatische Farben (Fleichton, Rot, Blau usw.) ausgezeichnet wiedergege-

Ii ben, achromatische Farben (Weiß oder Grautöne) dagegen werden vom Betrachter als verschwommen wahrgenommen. Unter den bestehenden technologischen Voraussetzungen müssen sich daher die Konstrukteure von Farbfernsehempfängern entweder für

2t) lebendige chromatische Farben oder für klare und angenehme achromatische Farben entscheiden.

In der genannten US-PS 38 35 243 ist daher bereits ein Kompromiß dadurch versucht worden, daß durch Vergleich der Farbdifferenzsignale mit dem Leuchtdich-

2*i tesignal ein Steuersignal erzeugt wurde, das einen Verstärker derart regelt, daß hohe Amplituden der Farbdifferenzsignale weniger verstärkt werden als niedrige Amplituden. Diese Anordnung führt jedoch nur unter ganz bestimmten Voraussetzungen zu einem

so gewissen Erfolg, weil die Amplituden der Farbdifferenzsignale nicht notwendig ein Maß für die Farbsättigung sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der sich unabhängig vom

)> empfangenen Farbfernsehsignal und von den speziellen Eigenschaften der Farbbildröhre immer lebhafte chromatische Farben und gleichzeitig klare und für den Betrachter angenehme achromatische Farben erzielen lassen. Diese Aufgabe wird durch Anspruch I gelöst, und die Lösung beruht auf der erfindungsgemäßen Erkenntnis, daß es für einen Betrachter angenehm ist, wenn das auf dem Bildschirm erzeugte Bezugweiß in dunklen Bildpartien eher rötlich bzw. »warm« und in hellen Bildpartien eher bläulich bzw. »kühl« ist. Mit anderen

π Worten: Das vom Betrachter als angenehm empfundene Bezugsweiß sollte leuchtdichteabhängig sein, und seine Farbtemperatur sollte um so höher sein, je höher die Leuchtdichte ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll

«ι zunächst kurz auf den Stand der Technik entsprechend den F i g. 1 bis 3 eingegangen werden. Nach F i g. 1 wird das zwischenfrequente Farbvideosignal VIF eines Farbfernsehempfängers im Videodetektor 1 demoduliert; das Leuchtdichtesignal Y wird in einem Verstärker

μ 2 separiert, ebenso das trägerfrequente Farbsignal in einem Bandfilter 3, dessen Ausgang den Synchrondemodulatoren 4, 5 und 6 zugeführt wird, die dann die Farbdifferenzsignale (R- Y), (G- Y) und (B- Y) an eine Matrix 7 liefern. Wie aus Fig.2 hervorgeht, besteht

Mi diese Matrix aus drei getrennten Verstärkern mit den Transistoren 24,29 und 34, den Emitterwiderständen 26, Jl und 36 und den Kollektorwiderständen 25,30 und 35; die Kollektorwiderstände liegen an einem Pol der Betriebsspannung, die Emitterwiderstände liegen ge-

hi meinsam über einen zu den Transistoren 24, 29 und 34 komplementären Transistor 22 am anderen Pol der Betriebsspannung. Werden die Farbdifferen/signale an je eine Basis der Transistoren 24, 29 und 14 und wiril das

Leuchtdichtesigna! Y an die Basis des Transistors 22 angelegt, so lassen sich an den Kollektoren 27,32 und 37 die Farbsignale R, G, B abnehmen und an die Kathoden 10,11 und 12 der Bildröhre 8 anschließen.

Zwischen den Signalspannungen für die Farben R, G, B und den dadurch am Leuchtschirm der Farbbildröhre effektiv erzeugten Helligkeiten besteht ein nichtlinearer Zusammenhang, der im wesentlichen zwei Ursachen hat: einmal ist der Strahlstrom / keine lineare Funktion der Kathodensteuerspannung Vk, sondern gehorcht einer Exponentialfunktion von der Form

J =

Y.. = ν - J ■ R und mit Gleichung (I)'

J = χ (V - J ■ R)'.

verringert, so nimmt die Nichtlinearität zu. Wird also erfindungsgemäß in F i g. 3.

Widerstand 40 > Widerstand 41 > Widerstand 42

gemacht, so gehorchen die Nichtlinearitäten Hr, nc und id «ader entsprechenden Farben der Ungleichheit

mit einer Proportionalitätskonstanten α und einem Nichilinearitätskoeffizienten γ; weiterhin ist die Schirmbildhelligkeit ebenfalls keine lineare Funktion des Strahlstroms. Wird dieser letzte Anteil der Übersichtlichkeit halber vernachlässigt und werden die Verstärkungsfaktoren der drei Farbverstärker in. F i g. 2 gleich gemacht, so wird mit einer Matrix entsprechend F i g. 2 ein bestimmtes konstantes und von der jeweiligen Leuchtdichte unabhängiges Bezugsweiß erhalten.

Um dies Bezugsweiß auf einfache Art ändern zu können, ist es aus der US-PS 36 63 745 bekannt, entsprechend Fig.3 Widerstände 40, 4t und 42 in die Kathodenleitungen einzufügen und diese Widerstände ebenso wie die Emitierwiderstände so abzugleichen, daß chromatische und achromatische Farben möglichst gleich gut wiedergegeben werden. Allerdings geht ajs der US-PS 36 63 745 nicht hervor, wie bzw. nach welchen Gesichtspunkten ein solcher Abgleich vorgenommen werden soll. Ebenso ist ein einmal vorgenommener Abgleich unveränderlich und insbesondere auch unabhängig von der Größe der Farbsignale. Hier setzt nun die Erfindung ein, und sie beruht nicht nur auf der Erkenntnis, wie eine Matrix nach F i g. 3 abzugleichen ist, sondern darüber hinaus auf der Erkenntnis, daß auch bei optimalem Abgleich der Schaltung nach F i g. 3 noch nicht optimale Ergebnisse erzielt werden.

Wenn nämlich nach F i g. 4 der Ersatzstromkreis einer einzelnen Kathode 53 herausgezeichnet wird mit der Verstärkerausgangsspannung V, dem Kathodenwiderstand R, der Kaihodenspannung Vk, dem Strahlstrom / und der Sperrspannung V„ bei der der Strahlstrom verschwindet, ist ersichtlich

-π

Die Nichtlinearität in einer Bildröhre ist definiert als die Ableitung des logarithmierten Strahlstroms nach der logarithmierten Steuerspannung, und wenn diese Operation durchgeführt wird, kommt:

Die NichllineraritiM eines Strahlstromsystcms ist also, wie vorauszusehen, für verschwindenden Widerstand gleich und,nimmt mit wachsendem Widerstand ab. Wird umgekehrt bei konsinlem Widerstand der Strahlstrom n_a > n_G

Aus diesen Beziehungen folgt unmittelbar, daß, wie gewünscht, die Farbtemperatur des Bezugsweiß mit der Leuchtdichte steigt

In Fig. 5 sind für verschiedene Kombinationen der Systernnichtlinearität die Ortskurven der Bezugsweiß-Farbwerte und des schwarzen Ko* oers aufgetragen, aus denen hervorgeht, daß bei geeigneter Bemessung der Systemnichtlinearitäten den Bezugsweiß-Farbwerten ein zum schwarzen Körper ähnlicher Verlauf gegeben werden kann. Da eine Farbe mit einem Farbwert in der Nähe der Ortskurve des schwarzen Körpers als achromatisch empfunden wird, erzeugen also die in F i g. 5 dargestellten Kurven den Eindruck, daß die Farbtemperatur achromatischer Farben mit steigender Leuchtdichte steigt Da die Leuchtdichte bei wichtigen chromatischen Farben (z. B. Fleischton, Rot oder Blau) niedrig im Vergleich zur Leuchtdichte bei wichtigen achromatischen Farben (z. B. Schnee, weiße Hemden, weiße Zeichen) ist, können folglich wichtige chromatische Farben mit relativ niedriger und wichtige achromatische Farben mit relativ hoher Farbtemperatür des Bezugsweiß wiedergegeben werden.

Trotzdem ist eine Schaltung nach F i g. 3 noch nicht optimal, weil, wie aus F i g. 5 hervorgeht, die Farbtemperatur des Bezugsweiß für sehr dunkle Bildteile extrem niedrig wird Dieser Nachteil läßt sich erfindungsgemäß vermeiden, wenn in eine oder mehrere der Kathodenzuleitungen spannungsabhängige Widerstände mit Schwellwertcharakter eingefügt werden. Beispiele hierzu sind in Fig. 6,8 und 10 dargestellt

In F i g. 6 sind die Widerstände in den Zuleitungen zu den Farbkathoden so gewählt, daß der Widerstand 60 in der Rotkathode gleich der Summe aus den Widerständen 64 und 65 in der Blaukathode gleich dem Widerstand 63 in der Grünkathode ist Der Widerstand 65 ist mit einecn Schwellwertelement 66 überbrückt; gleichzeitig liegt in der Rotzuleitung noch ein mit einem Schwellwertelement 62 überbriickter Widerstand 6t. W,e aus den Strom-Spannungskennlinien Fig. 7a für Teil 66 und F i g. 7b für Teil 62 hervorgeht, sperr', Teil 66 bei geringen Spannungen unterhalb V\ und schließt Teil 62 den Widerstand 61 kurz bei Spannungen unterhalb V2. Damit sind die wirksamen Kathodenwiderstände und damit die Systemnichtlinearitäten für die drei Farben R. G, öfür kleine Strahlströme unter sich gleich, und eine Veränderung der Leuchtdichte verursacht keine Verschiebung der Farbwerte zu sehr tiefen Farbtemperaturen. Erst wenn die Leuchtdichte und damit die Strahlströme so stark ansieigen, daß die Schwellwerk Vi ind Vi in F i g. 7 überschritten werden, wird die Ungleichheit (6) wirksam, weil jetzt der Roiwidersland großer als der Grünwiderstand größer als der Blauwidersland ist.

Die Fig. H zeigt ein Schaltbild eines weiteren Beisnit'ls für die Anordnung /um Verbessern der

Bilclgüte nach der vorliegenden Erfindung. In der F i g. 8 werden das Primärrot-, das Primärgrün- und das Primärblausignal, die die Matrixschaltung aus dem Leuchtdichtcsignal und den drei Farbdifferenzsignalen erzeugt, auf die Rot-, Grün- und Blaukathoden 10, 11 bzw. 12 über (a) einen Widersland 70, (b) einen Widerstand 71 bzw. (c) die Parallelschaltung eines Widerstands 72 mit einem Schwellwertelement 73 gegeben.

Die Fig.9 ist ein ClE-Farbwertdiagramm und zeigt die Wirkung der Maßnahmen nach F i g. 8. Die Widerstände 70, 71 und 72 in der F- i g. 8 werden nls untereinander gleich angenommen. Im l.euchtdichtcbcrcich von Dunkel bis zum vorbestimmten Schwellwerk bei dem das Schwellwertelement 73 durchschallet. läßt sich keine Verschiebung des Farbwertes des ßczugsweiß erkennen, daß die drei Kalhodenwiclcrslände den gleichen Wert haben. Im Bereich höherer Leuchtdichten aU dem vorbestimmten Sehwellwerl schallet das Schwellwertelement 73 durch und wird der Kathodenwiderstand für das Blau-Elektrodensyscm klein, so daß sich im Vergleich mit dem Rot- und dem Grünsystem für die blaue Farbe eine hohe Nichtlinearität ergibt. Die Ortskurve der Farbwertverschiebung des Bezugsweiß ist in der Fig. 9 gepunktet gezeigt. Wie in F i g. 9 ersichtlich, folgt die gepunktete Linie im wesentlichen der Ortskurve für den schwarzen Körper. Diese Tatsache zeigt, daß eine nichtlineare Verarbeitung für nur das blaue [Elektrodensystem im Sinn des Ziels der vorliegenden F.rfindung zufriedenstellende Ergebnisse ergibt.

Die Fig. 10 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Bcipsir.ls der Anordnung zum Verbessern der Bildgüte nach der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 10 werden das Primärrot-, das Primärgriin- und das Primarblausignal. die die Matrixschaltung aus dem Leuchtdichtcsignal und den drei Farbdiffcrenzsignalen erzeugt, über f;ij einen Kathodenwiderstand 80, (b)d\c Parallelschaltung eines Kathodenwiderstands 81 und der Reihenschaltung eines Schwcllwertelemcnts 83 mit einem Widerstand 85 und (c) die Parallelschaltung eines Kathodenwiderstands 82 und der Reihenschaltung eines Schwellwertelement 84 mit einem Widerstand auf die Rot- bzw. Grün- bzw. ßlaukathodc 10, 11, 12 gegeben, wobei angenommen sei, daß die Kathodenwiderstände 80,81,82 den gleichen Wert haben. Die Schwellwertelemente 83, 84, die in diesem Fall als Zencrdiodcn dargestellt sind, weisen Spannungen auf. Diesen beiden Schwellspannungen lassen sich theoretisch als gleich annehmen. In der Praxis sollten diese Spannungen entsprechend dem für jedes Elektrodensystem zur Erzeugung der gewünschten Farbwerte des Bezugsweiß bei einem verhältnismäßig dunklen Leuchtdichteniveau erforderlichen Strahlstrom eingestellt werden. Bei einem verhältnismäßig dunklen Leuchtdichteniveau sind die Schwellwertelemente 83, 84 gesperrt, so daß keine BezugsweiBverschiebung eintritt. Obersteigt das Leuchtdichteniveau den vorbestimmten Schwellwert, schalten die Schwellwertelemente durch, so daß die Kathodenwiderstände für das Grün- und das Blau-Elektrodensystem infolge der Parallelschaltung der Widerstände 85 und 86 kleiner werden. Die Werte der Widerstände 85, 86 sind so gewählt, das folgende Forderung erfüllt ist:

Biaü-Kathoden widerstand

< Grfln-Kathodenwiderstand

< Rot-Kathodenwiderstand.

Bei der Schaltungsanordnung der Fig. IO läßt sich

das Ziel der vorliegenden Erfindung erreichen. Die Zenerdiodc 83, 84 der Fig. IO sind mit einer herkömmlichen Diode 66,73, wie sie in den F i g. 6 und 8

■) eingesetzt sind, ausgetauscht werden und umgekehrt, wenn man auch die Polung der Diode entsprechend umkehrt. An diesem Punkt dürfte eine weitere Erläuterung überflüssig sein.

Die F i g. 11 zeigt den Zusammenhang zwischen dem

in Strahlstrom einer Farbbildröhre und der Leuchtdichtespannung. Bis zu einem mit »Au bezeichneten Punkt sind die Systemnichtlinearitätcn für die drei Farben einander gleich, wie dargestellt. Über den Punkt Λ hinaus nimmt der Blau-Strahlslrom am schnellsten zu,

ι > wie mit der Kurve 92 gezeigt. Der Rot-Strahlstrom steigt am langsamsten, wie die Kurve 90 zeigt. Der Grün-Strahlstrom nimmt mit mittlerer Geschwindigkeit zu, wie es die Kurve 91 zeigt.

Dir; Ausführungsform der Fig. 10 hat den Vorteil

.'(ι gegenüber den Ausführungsformen der Fig. b und 8, daß sich ein genaues Verfolgen der Ortskurve für den schwarzen Körper bei geringem Aufwand erzielen läßt.

Faßt man die Ausführungsformen der vorliegenden

Erfindung zusammen, wie sie in den Fi g. 3, 6, 8 und 10

r> dargestellt sind, lassen (i) der Kathodcnwidersland 40, (ii) die Serienschaltung des Widerstands 60 mit der Parallelschaltung des Schwellwcrtelcmcnts 62 mit dem Widerstand 61. (iii) der Widerstand 70 und (iv) der Widerstand 80 sich als eine erste Widerslandsanord-

in nung bezeichnen, die betrieblich zwischen die Kathode 10 für das Rotsignal und die Matrixschaltung gelegt ist, um das wiedergegebenc Primärrolsignal auf die Elektrode 10 zu geben. Entsprechend lassen (i) der Widerstand 41, (ii) der Widerstand 63, (iii) der

Γ) Widersland 71 und (iv) die Parallelschaltung des Widerstands 81 mit der Reihenschaltung aus dem Schwellwertelement 83 und dem Widerstand 85 sich als zweite Widerstandsanordnung bezeichnen, die betrieblich zwischen die Kathode 11 für das Grünsignal und die

4(i Matrixschaltung gelegt ist und das wiedergegebene Primärgrünsignal auf die Kathode 11 gibt. Schließlich lassen (i) der Widerstand 42, (ii) die Reihenschaltung des Widerstands 64 mit der Parallelschaltung aus dem Widerstand 65 mit dem Schwellwertelement 66, (iii) die

4i Parallelschaltung des Widerstands 72 mit dem Schwellwertelement 73 und (iv) die Parallelschaltung des Widerstands 82 und der Reihenschaltung aus dem Schwellwertelement 84 und dem Widerstand 86 sich als dritte Widerstandsanordnung bezeichnen, die belrieblieh zwischen der Kathode 12 für das Blausignal und der Matrixschaltung liegt und das wiedergegebene P-imärblausignal auf die Kathode 12 legt.

Die vorliegende Erfindung ist nichl auf spezielle Beispiele für die erste, zweite und dritte Widerstandsan-Ordnung beschränkt. Es ist nach der vorliegenden Erfindung lediglich erforderlich, daß die Widerstandswerte der drei Widerstandsanordnungen so gewählt werden, daß sie die obengenannten Beziehungen zwischen der Rot-, der Grün- und der Blaulinearität n_r.

bo nc und na d. h. /7b> iiG^ λ« erfüllen. Auf diese Weise läßt sich ein Bezugsweiß einer höheren korrelierten Farbtemperatur entsprechend einer Zunahme des Leuchtdichteniveaus des wiedergegebenen Bildes erreichen. Die Auswahl der Widerstandswerte für die erste, zweite und dritte Widerstandseinrichtung ist demnach einfach.

Wie zuvor ausführlich beschrieben, bewirkt die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine gute

Verträglichkeit einer ausgezeichneten Wiedergabe der chromatischen Karben und einer subjektiv angenehmen Widergabe der achromatischen Farben.

Die ziemlich niedrige Farbtemperalur des Bezugsweiß wie D 65 oder der llluminante C ist für die verhältnismäßig dunklen Bildteile erwünscht, wie berei'.i erwähnt. Die vorliegende Erfindung ist jedo.h nicht auf die Anwendung auf die verhältnismäßig niedrige Farbtemperatur das Bezugsweiß der ziemlich dunklen Bildteile begrenzt, sondern läßt si?h auf ggf. auf andere Farbtempcraturen des Bezugsweiß anwendet). In diesem Fall verbessert sich die Frscheinung weißer Bildgegenstäiide mit verhältnismäßig hoher Leuchtdichte.

Obgleich für die Leuchtstoffe in der obigen Beschreibung Linearität angenommen wurde, tritt bei den in der Praxis eingesetzten Leuchtstoffen doch eine Nichtlinearität auf. Die Kathodenwiderstände sind dabei so einzustellen, daß sie die Leuchtstoff-Nichtlinearitiit kompensieren, wenn unterhalb des vorbestimmten Leuchtdichteniveaus ein genauerer Nachlauf erwünscht ist.

Die oben ausführlich erläuterten Zusammenhänge gelten für einen Empfänger für NTSC- FFS-Signalc.

Aus der vorliegenden Beschreibung ergibt sich jedoch, dall die Anordnung der vorliegenden Erfindung sich auch auf andere FFS-N»rmen wie beispielsweise das PAL- oder das SECAM-Svstcm einsetzen läßt.

llier/u X Hhilt Zeichmitmen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Bildgüte in Farbfernsehempfängern, bei der zur Einstellung der Rot-, Grün- und Blau-Nichtlinearitäten ng, na und na die primären Farbsignale für Rot, Grün und Blau je über Widerstände an die entsprechenden Kathoden der Farbbildröhre geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer dieser Widerstände spannungsabhängig ist, so daß nur oberhalb von einem vorgegebenen Leuchtdichteniveau die Nichtlinearitäten der Ungleichheit