DE2803947A1 - Einrichtung zur modulation von farbsignalen in einer farbfernsehkamera - Google Patents
Einrichtung zur modulation von farbsignalen in einer farbfernsehkameraInfo
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Description
Sony
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER S78P8
BESCHREIBUNG
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Farbfernsehkameras
und bezieht sich insbesondere auf ein Farbsignal-Modulationssystem für derartige Kameras. Hinsichtlich der Einzelheiten
der Gattung solcher Einrichtungen zur Modulation von Farbsignalen wird auf den Oberbegriff des Patenthauptanspruchs
verwiesen.
Es sind Farbfernsehkameras mit Festkörper-Bildwandlereinheiten, sogenannten CCD-Wandlern (CCD = Charge Ctoupled
Devices), bei denen wenigstens zwei der drei Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) in zeilensequentieller Folge
erhalten werden. Bei diesen Systemen müssen die Signale jeweils zweier benachbarter Zeilen gemischt werden, um für
jede Abtastzeile ein gleichzeitig vorhandenes zusammengesetztes Farbsignal zu gewinnen. Das zusammengesetzte sogenannte
Simultan-Farbsignal ist in diesem Fall ein mit einem Hilfsträger moduliertes Farbsignal; es entspricht dem
Chroma-Signal des zusammengesetzten Farbsignals beim NTSC-System.
20
Bei diesen bekannten Modulationssystemen werden beispielsweise die Komponenten R und B sequentiell in Zeilenfolge
erhalten. Nach Erzeugung des zusammengesetzten Simultan-Farbsignals für eine bestimmte Zeile, beispielsweise die
(2n + i)n-te Zeile, mit η = 0, 1, 2, , werden R
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Sony
TER MEER - MÜLLER · STEINMCISTCIR S78P8
und G für die (2n + 1)te-Zeile und B für die (2n)-te Zeile gemischt. In diesem Fall lassen sich die Farbdifferenzsignale
Eg_Y und ER γ für die (2n + i)-te Zeile
wie folgt darstellen:
ER_Y = R(2n + 1) - Y(C) = 0,7R(2n + 1) - 0,59G(2n + 1)
- 0,11B(2n) EB-Y = B(2n) - γ(°) = 0,89B(2n) - 0,59G(2n + 1)
- 0,30R(2n
worin mit Y(C) ein Luminanz- oder Leuchtdichte- Signal bezeichnet ist, das sich wie folgt darstellen läßt:
Y(C) = 0,30R(2n + 1) + O,59G(2n + 1) + 0,11B(2n).
In diesem Fall ergeben sich die jeweiligen Farbsignale
wie folgt:
ER = R(2n + 1)
EG = G(2n + 1) + 1,695 [V(C) - Y(N)]
= G(2n + 1) + 1,695 · 0,11 [ß(2n) - B(2n + 1)]
EB = B(2n),
worin die mit Y(N) bezeichnete Komponente ein Standard-Luminanzsignal
des NTSC-Farbsystems für die (2n + 1)-te Abtastzeile ist und sich wie folg zusammensetzt:
Y(N) = 0,30R(2n + 1) + 0,59G(2n + 1) + 0,11B(2n + 1).
Wird angenommen, daß B(2n) = B(2n +1) ist, so ergeben
sich die Komponenten E& und Eß wie folgt:
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Sony TER meer · Müller · steinmeister S78P8
- 7 —
EQ = G(2n + 1)
EB = B(2n +1)
EB = B(2n +1)
Ist die Vertikalkorrelation aufeinanderfolgender Zeilen
ausreichend gut, so werden Farbpunkte an den Übergangskanten von schwarz nach weiß nicht sichtbar. Andererseits
treten solche Farbpunktmuster dann auf, wenn die Vertikalzuordnung zwischen Signalen aneinandergrenzender
Zeilen ungenügend ist - ein Zustand, der vom BiIdbetrachter
als sehr unbefriedigend empfunden wird.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehkamera so zu verbessern, daß die Sichtbarkeit
der genannten Farbpunktsignale insbesondere an den Kanten oder Übergangsbereichen von schwarz zu weiß beseitigt
oder mindestens stark vermindert wird . Diese Verbesserung soll durch eine neuartige Gestaltung des Modulationssystems,
insbesondere zur Trägermodulation eines ersten und eines zweiten in Zeilenfolge abweohselnd sequentiell
auftretenden Farbdifferenzsignalen erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe gibt der Patentanspruch
1 an. Vorteilhafte Weiterbildungen sind unter anderem in der nachfolgenden Beschreibung erläutert
und in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Mit der erfindungsgemäßen Modulationseinrichtung wird
eine Trägerfrequenz alternierend in Zeilenfolge durch ein erstes bzw. zweites Farbdifferenzsignal moduliert.
Die sequentiell erhaltenen modulierten ersten und zweiten Farbdifferenzsignale werden jedoch in Kombination
gleichzeitig am Ausgang des Farbsignalmodulationssystems erhalten.
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Sony
TER MEER - MOLUER ■ STEINMEiSTER SfEPB
Als wesentliche Baugruppen enthalt das FarbsIgnal-MDdulatlQnssystem für eine Farbfernsehkamera
zwei CCD-Elemente als Blldaufnahmevoi^ichtiingeai, die die
optischen Bilder für "wechselnde Abtastzeile!! In zwei Farfesignale
umsetzen sowie in ein drittes Farbsignal, das In jeder Abtastzeile erhalten wird» Die anschließend gebildeten
Farbdifferenzsignale gelangen auf eine Modulatlonselnrichtung,
die ein Trägersignal in Zellenfolge abwechselnd modulieren,und unter Verwendung einer Yerzogerungsvorrichtung
wird erreicht, daß die so modulierten beiden Färb—
differenzsignale am Ausgang des Modulationssystems gleichzeitig
auftreten,
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden naehfolgend
unter Bezug auf die Zeichnung In einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigern
Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer Anordnung eines ersten und eines zweiten CCD-Blldaufnahmeelements,
die durch Jeweils ein aufgespaltenes-
oder Teilbild beaufschlagt werden, das Über eine Bildfokussierlinse erhalten wird, In deren optischem
Weg Farbfilter angeordnet sind;
Fig. 2Λ und 2b verdeutlichen den Aufbau der Filterelemente
der bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Filter;
Fig. 3 das Blockschaltbild eines Farbsignal-Modulationssystems
mit erfindungsgemäßen Merkmalen;
Fig. 4 ein Vektordiagramm, an dem die vektorielle Sig-
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Sony
TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER ' S78P8
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naladdition zur Erzeugung eines zusammenge
setzten Farbsignals veranschaulicht ist, das einem Standard-NTSC-Signal ähnlich ist und
Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der anstelle der zwei Chips in Fig.
1 ein einziges CCD-Chip und außerdem ein zusammengesetztes Farbfilter verwendet wird, das
der Vereinigung der Filter der Fig. 2A und 2B entspricht.
Das anhand der Fig. 1 und 2 zu erläuternde Farbkamerasystem mit erfindungsgemäßen Merkmal umfaßt CCD-Bildvorrichtungen
1 und 2, die jeweils eine bestimmte Anzahl nach Horizontalzeilen und Vertikalspalten geordnete
Bildelemente umfassen. Ein halbdurchlässiger Spiegel HM dient zur Aufspaltung des von einem Objekt eintreffenden
Lichts in zwei Lichtwege. Vor jedem der Bildvorrichtungen sind die in den Fig. 2A bzw. 2B veranschaulichten
Farbfilter 1a bzw. 1b angeordnet. Für den Faohmann ist ersichtlich, daß die Bildvorrichtung 1 an einer
Klemme 0Q ein Signal G abgibt, das den grünen Farbanteilen
des eintreffenden Lichts entspricht. In gleicher Weise liefert die Bildvorrichtung 1b an einer Klemme
0R /„ ein Signal B/R, das abwechselnd einer blauen
bzw. einer roten Farbkomponente des eintreffenden Lichts entspricht.
Die Bildvorrichtungen 1 und 2 sind an einer Klemme Ig
mit einem notwendigen Ansteuerimpuls beaufschlagt.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 gelangen die Signale G von der Klemme Oq über einen Verstärker 4 auf eine Ver-
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TER MEER - MÖLLER · STEINMEIS^ÜR S78P8
-ΙΟΙ arbeitungsschaltung 5, die das eintreffende Signal
in verschiedener bekannter Weise verarbeitet, beispielsweise eine oC -Korrektur und die Einstellung des
Schwarzwertpegels besorgt. In ähnlicher Weise gelangt das Signal R/B über einen Verstärker 7 auf eine Verarbeitungsschaltung
8. Die Ausgänge der beiden Verarbeitungsschaltungen 5 und 8 speisen eine Matrixschaltung 6,
über die ein Luminanzsignal Y gewonnen wird. Zwischen
dem Ausgang der Verarbeitungsschaltung 8 und der Matrixschaltung 6 liegt eine Verzögerungsleitung 9, die eine
Verzögerung um die Dauer einer Horizontalabtastzeile (1H) bewirkt.
Die beiden Ausgangssignale der Verarbeitungsschaltungen
5 und 8 beaufschlagen über Tiefpaßfilter 11 bzw. 13 eine Subtraktionsschaltung 12. Die Grenzfrequenz der Tiefpaßfilter
11 bzw. 13 wird beispielsweise zu 0,5 MHz bzw. 1,0 MHz gewählt. Damit treten am Ausgang der Subtraktionsschaltung
12 alternierend mit Zeilenfolge ein Signal [ß(2n) - G(2n)] und ein Signal [R(2n + 1) - G(2n + 1 jf
auf.
Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 12 beaufschlagt
gleichzeitig Verstärker 14 und 15. Die Verstärkungsfaktoren sind einerseits auf 0,63 (Verstärker 14) und andererseits
auf 0,45 (Verstärker 15) eingestellt. Die Ausgangssignale dieser Verstärker gelangen selektiv über
einen Schalter 16 auf einen abgeglichenen Modulator 17· Ein zum Schaltungssystem gehöriger Synchronisationsgenerator
3 liefert die notwendigen Impulse, beispielsweise die Übertragimpulse für die CCD-Bildvorrichtungen, einen
Hilfsträger und die zusammengesetzten Synchronsignale
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TER MEER -MÜLLER · STEIiSlMHiSfH'=' S78B8
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für verschiedene Punkte des Systems. Eines der durch
den Synchronisationsgenerator 3 erzeugten Signale ist
ein Hilfsträger SC von 3*58 MHz, tier zwei Phasenschieber 18 und 19 beaufschlagt, die Phasenschiebewinkel S^0
bzw. ßQ gemäß folgender Beziehung bereitstellen:
WQ = 90° - 13,5° = 76,5°
O0 = 180° -3-13° = 193°
O0 = 180° -3-13° = 193°
Beide Äusgangssignale der Phasenschieber 18 und 19 beaufschlagen
über einen Schalter 20 den abgeglichenen Modulator 17. Die Schalter 16 und 20 werden in Abhängigkeit
von einem durch den Synchronisationsgenerator 3 gelieferten Horizontalsynchronsignal FH gleichzeitig betätigt.
Beispielsweise werden die Schalter 16 und 20 für die
Dauer des Signals (j3(2n) - B{2n)J am Ausgang der Subtraktionsschaltung
12 auf Verbindung zum Verstärker 15 und zum Phasenschieber 19 geschaltet..Während anderer
Schaltperioden werden diese Schalter mit dem Verstärker 14 und dem Phasenschieber 18 verbunden, nämlich dann, wenn
am Ausgang der Subtraktionsschaltung 12 das Signal [ß(2n + 1) - G(2n + 1 \\ auftritt.
25
Der abgeglichene Modulator 17 liefert mit Zeilenfolge alternierend
die Signale B^ und E2 in folgender Form:
E1 = 0,63 [R(2n + 1) - G(2n + 1)3 · cos (2Tf st + 9R)
E2 = 0,45 [B(2n) - G(2n)J- sin (2?T / st + öR)f
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Sony
TER MEER · MÜLLER · STEINMFIS". ER S78P8
- 12 -
/ st = 3,58 MHz
θ R = 13,5°
θ R = 13,5°
9 B - -13
Um die Signale E,, und. Ep gleichzeitig zu verarbeiten,
gelangt das Ausgangssignal des abgeglichenen Modulators 17 auf einen Mischer 22 und eine IH-Verzögerungsschaltung
21, die mit dem Mischer 22 verbunden ist. Der Mischer 22 liefert ein Chrominanzsignal gemäß NTSC-Farbstandard,
das auf eine Verarbeitungsschaltung 10 gelangt.
Die Verarbeitungsschaltung 10 erhält ein zusammengesetztes Synchronisierungssignal und den Hilfsträger SC von
3»58 MHz vom Synchronisationsgenerator 3 geliefert sowie das Luminanzsignal von der Matrixschaltung 6 und das
Chrominanzsignal vom Mischer 22. An der Ausgangsklemme
10a erscheint das zusammengesetzte Farbvideosignal im NTSC-Farbstandardbereich.
20
Die Funktiionsweise des erfindungsgemäßen Systems läßt sich wie folgt kurz zusammenfassen:
Durch Modulation und gleichzeitige Verarbeitung wird ein Farbsignal erhalten. Das entsprechende Vektordiagramm
zeigt die Fig. 4. Wird ein schwarz/weißes Objekt aufgenommen (vergl.oben), so werden die Signale E^ und E« zu
Null, da R(2n + 1) = G(2n + 1) und B(2n) = G(2n) gilt.
Für den Fall von weißen und schwarzen abzubildenden Gegenständen entstehen daher keine punktartigen Farbmuster.
Durch vektorielle Addition von 0,45G(2n) und O,63G(2n +1)
wird - wie aus Fig. 4 ersichtlich - ein Farbsignal erhalten, das der NTSC-Variety ähnlich ist.
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Son
TER MEER · MÜLLER · STEINME1S ftf0 S78P8
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Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann eine Farbfernsehkamera mit nur einem einzigen CCD-Chip
verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird das in Fig. 5 veranschaulichte Farbfiler 23a vor dem ein-
,- zelnen CCD-Element 23 angeordnet. Durch die Farbkodierung
des Filters 23a werden die den Farben rot und blau entsprechenden Signale zeilenalternierend über das CCD-Element
23 erhalten, während ein der Grün-Komponente entsprechendes Signal in aufeinanderfolgenden Zeilen gewonnen
wird. Ersichtlicherweise läßt sich die Erfindung daher auch auf eine Bildvorrichtung mit einem Einzelchip anwenden.
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Leerseite
Claims (8)
- PATENTANWÄLTETER MEER - MÜLLER - STEINMEISTERD-8OOO München 22 D-4800 Bielefeld 280394 /Triftstraße 4 Siekerwall 7S78P8 3 0.SONY CORPORATION
Tokyo/JapanEinrichtung zur Modulation von Farbsignalen in einer FarbfernsehkameraPriorität: 31.Januar 1977, Japan, Nr. 9562/77PATENTANSPRÜCHEEinrichtung zur Modulation von Farbsignalen in einer Farbfernsehkamera, die einen Wandler zur Umsetzung optischer Bilder in zwei den drei Primärfarben entsprechende Farbsignale aufweist, die alternierend mit Abtastzeilenfolge gewonnen werden, während das dritte Farbsignal zeilensequentiell aufeinanderfolgend erzeugt wird, gekennzeichnet durch- eine Einrichtung (i2iVm 5,11,14 oder 8,13,15) zur Bildung eines ersten Farbdifferenzsignals, das den Unterschied zwischen dem dritten Farbsignal (G) undORIGINAL PSCTE 809831/0930SonyTEFi MEER · MÜLLER · STEINME'ST ER S78P8einem ersten der beiden mit Abtastzeilenfolge der Kamera alternierend gewonnenen Farbsignale (3 oder R) entspricht;- eine Einrichtung (12iVm 8,13,15 oder 5,11,14) zur Erzeugung eines zweiten Farbdifferenzsignals, das der Differenz zwischen dem dritten Farbsignal (G) und dem zweiten der beiden genannten Farbsignale (R oder B) entspricht; eine Generatoreinheit (3) zur Erzeugung eines Trägersignals;- eine Modulationseinrichtung (17) zur zeilenweise alternierenden Modulation des Trägersignals mit dem ersten bzw. zweiten Farbdifferenzsignal und eine Einrichtung (22iVm 17 u.21) zur gleichzeitigen Gewinnung des sequentiell modulierten ersten bzw. zweiten Farbdifferenzsignals am Ausgang der Farbsignalmodulationseinrichtung. - 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Farbsignale (B,R) den Farben rot und blau entsprechen, während dem dritten Farbsignal (G) die Primärfarbe grün zugeordnet ist.
- 3- Modulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wandler eine erste und eine zweite Bildaufnahmevorrichtung (1 u.2) enthält und eine Einrichtung zur Fokussierung eines Bilds auf die Aufnahmevorrichtung sowie ein erstes bzw. zweites Farbfilter (1a,1b) in den Lichtwegen des auf die beiden Bildaufnahmevorrichtungen zu fokussierenden Bilds aufweist.809831 /0930SonyTER MEER · MÜLLER ■ STEINMEiSl ER - S78P8
- 4. Modulationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das erste der Farbfilter (1a) in jeder Abtastzeile der Farbfernsehkamera grünes Licht hindurchläßt, während das zweite Filter (1 b) zeilenalternierend einmal rotes und einmal blaues Licht hindurchtreten läßt.
- 5. Modulationseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Farbdifferenzsignal der Differenz zwischen dem Rot- und dem Grünsignal und das zweite Farbdifferenzsignal der Differenz zwischen dem Blau- und dem Grünsignal entspricht.
- 6. Modulationseinrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung zur Erzeugung des ersten Farbdifferenzsignals eine erste Schaltung (14) zur Verstärkungseinstellung aufweist, durch die der Pegel des ersten Farbdifferenzsignals vor der Modulation einstellbar ist, und daß die Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Farbdifferenzsignals eine zweite Schaltung (15) zur Verstärkungseinstellung enthält, durch die der Pegel des zweiten Farbdifferenzsignals vor der Modulation einstellbar ist.
- 7- .Modulationseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18,19) zur Phasenverschiebung des Trägersignals um einen bestimmten Phasenwinkel für festgelegte Abtastzeilen der Kamera.809831/0930SonyTER MEER · MÜLLER · STEINMEiSTER S78P8
- 8. Modulationseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur gleichzeitigen Gewinnung der sequentiell modulierten Signale des ersten bzw. zweiten Farbdifferenzsignals eine Verzögerungsleitung (21) enthält, deren Verzögerungszeit auf die Dauer einer Horizontalabtastzeile der Kamera eingestellt ist, und daß ein Mischer (22) zur Mischung der Differenzsignale vorhanden ist, von denen eines um ein durch die Verzögerungsleitung bewirktes Zeitintervall verzögert ist.809831/0930
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