DE2703552C3 - Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Bildgüte in Farbfernsehempfängern - Google Patents

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 Widerstäude (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 Gesamtwiderstände unterhalb des vorgegebenen Leucmdichteniveaus unter sich den gleichen Wert haben und oberhalb des vorgegebenen Leuchtdichteniveaus der Gesamtwiderstand (60, 61, 62) im Rotkanal (10) größer und r'sr Gesamlwiderstand (64,65,66) im Blaukanal (12) kleiner wird.

4.Schaltungsanordnung nach Anspruch !.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 (II) und dieser wieder größer ist als der Gesamtwiderstand (82,84,86) im Blaukanal (12).

Die Erfindung betrifft cmc Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Bildgüte in Farbfernsehempfängern entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei üblichen Farbfernsehempfängern erscheinen in den stark farbgesäitigleri Teilen eines Bildes, also etwa ίη einem stark gesättigten Rot öder Blau, Unangenehme Störkomponenten, Zusätzlich tritt in stark gesättigten Bildteilen ein Schärfeverlust (Überstrahlungseffekt) auf, und es entstehen Leüchldichtefehler, die vom Betrachter als extreme Farbübersteigerungen wahfgeriömrnen werden. Wie in der US-PS' 38 35 243 beschrieben, resultieren diese unerwünschten Störungen vor allem aus der höheren korrelieren Farbtemperatur des Bezugsweiß, wie sie bei modernen Farbfernsehgeräten angewendet wird; eben dort wurde auch gezeigt, daß ϊ Farbsättigungsstörungen entweder durch Optimierung der Farbdemodulator oder durch eine verhältnismäßig niedrige korrelierte Farbtemperatur des Bezugsweiß, beispielsweise 6774 K entsprechend CJE 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 wiedergegen 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 lebendige chromatische Farben oder für klare und angenehme achromatische Farben entscheiden.

In der genannten US-PS iti 35 243 ist daher bereits ein Kompromiß dadurch versucht worden, daß durch Vergleich der Farbdifferenzsignale mit dem Leuchtdichtesignal 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 gewissen Erfolg, weil die Amplituden der Farbdifferenz Signale nicht notwendig ein Maß für die Farbsättigung sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mil 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 1 gelöst, und die Lösung beruht auf der erfindjngsgtr.iäßen 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 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 zunächst kurz auf den Stand der Technik entsprechend den F ι g. 1 bis 3 eingegangen werden. Nach F i g. 1 wird das zwischenfrequente Farbvideosignal VIF eines Farbfernsehempfängers im Videodetektor 1 demodu liert:das Leuchtdichtesignal Ywird in einem Verstärker 2 separiert, ebenso das trägerfreqiicnte Farbsignal in einem Bandfilter 3, dessen Ausgang den Synchrondemodulatoren 4, 5 und 6 zugeführt wird, die dann die Farbdiffercnz.signale (R- Y), (C- Y) und (B- Y) an cmc Matrix 7 liefern. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besieht diese Matrix aus drei getrennten Verstärkern mit den Transistoren 24,29 und 34, den Emittcrwidcrständen 26, 31 und 36 und den Kollektorwiderständen 25,30 Und 35; die Kollektorwidersiändc liegen an einem Pol der Betriebsspannung, die Emitterwiderstände liegen gemeinsam übet einen zu den Transistoren 24, 29 und 34 komplementären Transistor 22 am anderen Pol der Betriebsspannung, Werden die FaTbcüffei'erizsigriale an je eine Basis der Transistoren 24^29 und 34 Und wird das

Leuchtdichtesignal 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. C, Sund 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 Kathodens-.euerspannung Vk, sondern gehorcht einer Exponentialfunktion von der Form

J =

(4)

Die Nichtlincrarität eines Strahlstromsystems ist also, wie Vorauszusehen, für verschwindenden Widerstand gleich und nimmt mit wachsendem Widerstand ab, Wird umeckehrt bei konstante^ Widerstand der Sirahlstrom verringert, so nimmt die Nichtlinearität zu. Wird also erfindungsgemäß in F i g. 3,

Widerstund 40 > Widerstand 41 > Widerstand 42

gemacht, so gehorchen die Nichtlinearitäten Pr. nc,-und m na der entsprechenden Farben der Ungleichheit

mit einer Proporlionalitätskonstanten α und einem Nichtlinearitätskoeffizienten 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 erhalt*.·.!.

Um dies Bezugsweiß auf einfache Art ändern zu können, ist es aus der US-PS 36 63 745 bekannt, entsprechend Fig. 3 Widerstände 40, 41 und 42 in die Kathodenleitungen einzufügen und diese Widerstände ebenso wie die Emitterwiderstände so abzugleichen, daß chromatische und achromatische Farben möglichst gleich gut wiedergegeben werden. Allerdings geht aus 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 Fig. 3 abzugleichen ist. sondern darüber hinaus auf der Erkenntnis, daß auch bei optimalem Abgleich der Schaltung nach F ι g. J noch nicht optimale Ergebnisse erzielt werden.

Wenn nämnch nach F i g. 4 der Ersatzslromkrcis einer einzelnen Kathode 53 herausgezeichnet wird mit der Verslärkerausgangsspannung V. dem Kathodenwiderstand R. der Kathodenspannung V_f„ dem Slrahlstrom / und der Sperrspannung V₁, bei der der Strahlstrom verschwindet, ist ersichtlich

V_K = V .IR [2]

und mil Gleichung (I):

J = >-(!■' J Ry. [M

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

n_a

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

In Fig.5 sind für verschiedene Kombinationen der Systemnichtlinearität die Ortskurven Jer Bezugsweiß-Farbwerte und des schwarzen Körpers aufgetragen, aus denen hervorgeht, daß bei geeigneter Bemessung der Systemnichtiinearitäten den Bezug' eiß-Farbwerten ein /urn 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 Fig. > dargestellten Kurven den Eindruck, daß die Farbtemperatur achromatischer Farben mit steigender Leuchtdichte steigt. Da die Leuchtdichte bei wichtigen chromatischen Farben (/. B. Fleischton. Rot oder Blau) niedrig im Vergleich zur Leuchtdichte bei wichtigen aehnmutischen Farben (z. B. Schnee, weiße Hemden, weißt· /eichen) ist. können folglich wichtige chromatische Farben mit relativ niedriger und wichtige achromatische Farben mit relativ hoher Farbtemperatür des Be/ugsweiß v· ledergegeben w erden.

Trotzdem ist eine Schaltung nach Fig. 3 noch nicht optimal, weil, wie aus F ig. 5 hervorgeht, die Farbtemperatur des Bezugs« eiß für sehr dunkle Bildteile extrem niedrig wird. Dieser Nachteil läßt sich erfind'mgsgcmäß vermeiden, wenn in eine oder mehrere der Kathodenzuleitungen spannungsabhängige Widerstände mit Schv ellwertcharakter eingefügt werden. Beispiele hierzu sind in Fig. 6. Sund 10 dargestellt.

In F ι g. 6 sind die Widerstände in den Zuleitungen zu den Farbkathoden so gewählt, daß der Widersland 60 in der Rotkathode gleich der Summe aus den Wideiständen 64 und 65 in der Blaukathode gleich dem Widerstand 63 in der Grünkathode ist. Der Widerstand 65 ist mit einem Schwellwertelement 66 überbrückt; gleichzeitig liegt in der Rotzuleitung noch ein mit einem Schwellwertelement 62 überbrückter Widerstand 61. Wie aus den Strom-Spannungskennlinien F i g. 7a für Teil 66 und F i g. 7b für Teil 62 hervorgeht, sperrt Teil 66 bei geringen Spannungen unterhalb V\ und schließt Teil 62 den Widerstand 61 kurz, bei Spannungen unterhalb \Ί. Damit sind die wirksamen Kalhodenwiderstände und damit die Systemnichtiinearitäten für die drei Farben R. G. flfür 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 ansteigen, daß die Schwellwertc Vj und Vi in F i g. 7 übcrschrülen werden, wird die Ungleichheit (6) wirksam, weil jetzt der Rotwiderstand größer als der Grünwiderstand größer als der Blauwiderstand ist.

Die Fig.8 zeigt ein Schaltbild eines weiteren BeisDiels für die Anordnung zum Verbessern der

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

Die Fig.9 ist ein CIE-Farbwertdiagranim und zeigt die Wirkung der Maßnahmen nach Fig. 8. Die Widerstände 70, 71 und 72 in der Fig. 8 werden als untereinander gleich angenommen. Im Leuchtdichtebereich von Dunkel bis zum vorbestimmten Schwellwerk bei dem das Schwellwertelement 73 durchschallet, läßt sich keine Verschiebung des Farbwertes des Bezugs weiß erkennen, daß die drei Kathodenwiderständc den gleichen Wert haben. Im Bereich höherer Leuchtdichten ins dem vorbestimmten Schweiiwert schaltet das Schwellwertelement 73 durch und wird der Kathodenwiderstand für das Blau-EIektrodensysem 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 Erfindung zufriedenstellende Ergebnisse ergibt.

Die Fig. 10 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Beipsiels der Anordnung zum Verbessern der Bildgüte nach der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 10 werden das Primärrot-, das Primärgrün- und das Primärblausignal, die die Matrixschaltung aus dem Leuchtdichtesignal und den drei Farbdifferenzsignalen erzeugt, über (a) einen Kathodenwiderstand 80, (b) die Parallelschaltung eines Kathodenwiderstands 81 und der Reihenschaltung eines Schwellwertelements 83 mit einem Widerstand 85 und (c) die Parallelschaltung eines Kathodenwiderslands 82 und der Reihensrhalliinci pinp«; Schweilwertelements 84 mit einem Widerstand auf die Rot- bzw. Grün- bzw. Blaukathode 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 Zenerdioden dargestellt sind, weisen Spannungen auf. Diesen beiden Schwellspannungen lassen sich theoretisch als gleich annehmen. In der Praxis sollten diese Spannungen entsprechend -lern 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 Bezugsweißverschiebung eintritt. Übersteigt 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:

Blau-Kathodenwiderstand

< Grün-Kathodenwiderstand

< Rot-Kathodenwiderstand.

Bei der Schaltungsanordnung der Fig. 10 läßt sich

das Ziel der vorliegenden Erfindung erreichen! Die Zenerdiode 83, 84 der Fig. 10 sind mit einer herkömmlichen Diode 66,73, wie sie in den F i g. 6 und 8

ι eingesetzt sind, ausgetauscht Werden und umgekehrt, wenn man auch die Polung der Diode entsprechend uiilkehrt. An diesem Punkt dürfte eine weitere Erläuterung überflüssig sein.

Die Fig. 11 zeigt den Zusammenhang zwischen dem

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

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

Die Ausllihrungslorm der Hg 10 hat den Vorteil gegenüber den Ausführungsformen der Fig. 6 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 F i g. 3, 6. 8 und 10 dargestellt sind, lassen (i) der Kathodenwiderstand 40. (n) die Serienschaltung des Widerstands 60 mit der Parallelschaltung des Schweilwertelements 62 mit dem Wide, stand 61. (iii) der Widersland 70 und (iv) der Widerstand 80 sich als eine erste Widerstandsanord-

ji) nung bezeichnen, die betrieblich zwischen die Kathode 10 für das Rotsignal und die Mhtrixschaltung gelegt ist. um das wiedergegebene Primärrotsignal auf die Elektrode 10 zu geben. Entsprechend lassen (i) der Widerstand 41, (ii) der Widerstand 63. (iii) der

j5 Widerstand 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 Matrixschaltung gelegt ist und das wiedergegebenc Primärgrünsignal auf die Kathode 11 gibt. Schließlich lassen (i) der Widerstand 4Z (ii) die Reihenschaltung dp« Widerstands 64 mit der Parallelschaltung aus dem Widerstand 65 mit dem Schwellwertelement 66, (iii) die 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 betrieblieh zwischen der Kathode 12 für das Blausignal und der Matrixschaltung liegt und das wiedergegebene Primat blausignal auf die Kathode 12 legt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht 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.

ncundnad. h./7s>„g> /7» erfüllen. Auf diese Weise läßt sich ein Bezugsweiß einer höheren korrelieren 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 Farben und einer subjektiv angenehmen Widergabe der achromatischen Farben.

Die ziemlieh niedrige Farbtemperatur des Bezugsweiß wie D 65 oder der tliuminante G ist für die verhältnismäßig dunklen Bildteile erwünscht, wie bereits erwähnt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht i'öf die Anwendung auf die verhältnismäßig niedrige Farbtemperatur das Bezugsweiß der ziemlich dunklen Bildteile begrenzt, sondern läßt sich auf ggf. auf andere Fnrbtemperaturen des Bezugsweiß anwenden. In diesem Fall verbessert sich die Erscheinung weißer Bildgegenstände mil verhältnismäßig hoher Leuchtdichte;

Obgleich für die Leuchtstoffe in der obigen Beschreibung Linearität angenommen würde, tritt bei den in der Praxis eingesetzten Leuchtstoffen doch eine Niclitlinearität auf. Die Kathodenwidefstände sind ■5 dabei so einzustellen, daß sie die Leüchtstoff^Niehllinearität kompensieren, wenn unterhalb des vorbestimmten Leuchtdichteniveaus ein genauerer Nachlauf erwünsch, ist.

Die oben ausführlich erläuterten Zusammenhänge ίο gelten für einen Empfänger für NTSC- FFS'Signale.

Aus der vorliegenden Beschreibung ergibt sich jedoch, daß die Anordnung der vdriiegenderi Erfindung sich auch auf andere FFS-Normen wie beispielsweise das PÄL-oderdasSECAM-System einsetzen läßt.

Hierzu S Blittt Zeichnungen

109 684/369

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   !. Schaltungsanordnung zur Verbesserung der Bildgüte in Farbfernsehempfängern, bei der zur Einstellung der Rot-, Grün- und Blau-Nichtlinearitäten Hr, nc und n_s 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