DE2823617A1 - Konturverstaerkungsschaltung - Google Patents

Description

Kontürver s ta rkung s s ch altung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbfernsehkamerasystem und hierbei insbesondere auf die Konturverschärfung bei einer Farbfernsehkamera, welche die subjektive Wirkung einer Erhöhung der Bildschärfe hat.

Derzeitige Fernsehkameras für Rundfunkzwecke benutzen eine Art von Apertur- oder Konturkorrektur, welche die Wirkung einer Erhöhung der Bildschärfe hat. Diese oft als Konturkorrektur bezeichnete Maßnahme korrigiert den scheinbaren Auflösungsverlust im System infolge von beispielsweise des Horizontal- und Vertikalhochfrequenzverhaltens der Aufnahmeröhre und Wiedergabeeinrichtungen. Bei Kameras, welche für die Farben Rot, Grün und Blau Kameraaufnahmegeräte enthalten, wird aus dem Grünsignal die räumliche Horizontal- und Vertikalinformation extrahiert und nach Verstärkung wird diese hochfrequente räumliche Information jedem der drei Farbsignale oder unmittelbar dem Leuchtdichtesignal hinzuaddiert. Dadurch, daß ausschließlich das Grünsignal hierfür herangezogen wird, vermeidet man eine Vergrößerung von Fehlausrichtungen. Problematisch hierbei ist jedoch, daß Szenen, die nur wenig oder gar keine Grüninformationen enthalten, oft weich oder ungenügend scharf (Detailmangel) erscheinen.

Man kennt zwar Systeme, welche die Rot-, Grün- und Blaukamerasignale nach der größten Amplitude abfühlen und dann das betreffende Signal zur Korrektur der Apertur oder Kontur benutzen, jedoch bewirken solche Systeme bei geringfügigen Fehlausrichtungen falsche Kanteninformationen: Ein solches System führt zu einer Verstärkung des falsch ausgerichteten Signals.

Das hier zu beschreibende System erzeugt ein Konturkorrektursignal in erster Linie von einem zweiten (beispielsweise rot)

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Videosignal, wenn das erste (beispielsweise grüne) Videosignal unter einem vorbestimmten Pegel liegt. Das Zeitintervall des ersten Videosignals wird über sein normales Zeitintervall hinaus verlängert, und dieses erste Videosignal wird vom verzögerten zweiten Videosignal mit Hilfe einer Summierungsschaltung subtrahiert. Die Verzögerung beträgt etwa die Hälfte der Verlängerung des ersten Videosignals, so daß das zweite Videosignal hinsichtlich des verlängerten ersten Videosignals zentrisch sitzt und ein Sicherheitsbereich entsteht, der voll innerhalb der normalen Ausrichtungsstabilität der Kamera liegt. Unter Ausnutzung einer Polaritätsrichtung des von der Summierungsschaltung entnommenen Differenzsignals wird das Konturkorrektursignal erzeugt, wenn die Amplitude des zweiten Videosignals wesentlich oberhalb der Amplitude des ersten Videosignals liegt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Konturkorrekturschaltung gemäß dem Stande der Technik;

Fig. 2 Schwingungsformen zur Erläuterung der Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Schaltung zur Erhöhung der Schärfe eines Farbfernsehbildes entsprechend der Erfindung;

Fig. 4 Kurvenformen zur Erläuterung der Schaltung gemäß Fig. 3 für den Fall, daß eine Kamera eine Szene aufnimmt, in welcher gleichzeitig positive übergänge im Rot- und Grünsignal auftreten und wobei die Information hauptsächlich rot ist; und

Fig. 5 idealisierte Kurvenformen, wie sie in der Schaltung gemäß Fig. 3 auftreten, wenn die Kamera eine Szene aufnimmt, bei welcher Rot- und Grüninformationen zufällig wechseln und die Kanten nicht gleichzeitig auftreten.

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Gemäß dem anhand von Fig. 1 erläuterten Stand der Technik wird ein Grünvideosignal einem Konturgenerator 11 und einer Verzögerungsleitung 13 zugeführt. Der Konturgenerator 11 extrahiert die hochfrequenten Videosignalanteile aus dem Grünvideosignal, verstärkt diese hochfrequente Information und führt das verstärkte Signal einer Summierschaltung 15 zu. Die Verzögerungsschaltung 13 gleicht die durch den Konturgenerator 11 bedingte Verzögerung aus und koppelt das Grünvideosignal auf die Summierschaltung 15. Am Ausgang der Summierschaltung 15 entsteht das Videosignal plus den Kontursignalen. Diese Signale sind in Fig. 2 dargestellt. Die vom Konturgenerator gelieferte hochfrequente Information wird auf alle drei Farbvideosignale zurückgekoppelt oder kann auch unmittelbar dem Leuchtdichtesignal zugesetzt werden.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Schaltung erlaubt eine Erzeugung des Kontursignals von einem fehl ausgerichteten Rotvideosignal. Das Grünvideosignal von der Bildaufnahmeeinrichtung wird einem Anschluß 17 zugeführt. Das unverzögerte Grünvideosignal am Punkt A (GTO) und ein verzögertes Grünvideosignal am Punkt B (GT2) werden im Verhältnis 1:1 in der Summierschaltung 25 summiert. Das Grünvideosignal am Punkt B wird mit der Verzögerungsleitung 18 um ein Zeitintervall T2 verzögert, welches beispielsweise 280 ns beträgt. Dieses Zeitintervall von 280 ns ist doppelt so groß wie das Zeitintervall T1, innerhalb dessen der Sicherheitsbereich vorgesehen wird. Dieser Sicherheitsbereich bezieht sich auf die normale Ausrichtstabilität der Kamera. Das unverzögerte Grünsignal am Punkt A und das verzögerte Grünsignal am Punkt B werden in der Summierschaltung 25 invertiert, so daß am Punkt C ein Signal entsteht, welches durch die Gleichung -(GTO + GT2) beschrieben werden kann.

Das Rotvideosignal am Anschluß 20 wird mittels der Verzögerungsleitung 19 um ein Zeitintervall T1 verzögert und erscheint am Punkt D. Die Verzögerungsdauer T1 der Verzögerungsleitung 19 beträgt etwa die Hälfte von T2 oder die Hälfte der von der Verzögerungsleitung 18 bewirkten Verzögerung ( in diesem Beispiel 140ns).

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Das Signal am Punkt C wird dann vom Signal am Punkt D im Verhältnis 1:4 in einer algebraischen Summierschaltung 27 zu einem Signal subtrahiert, das am Punkt E entsteht und durch dLe Gleichung R(T1) - 4(GTO + GT2) dargestellt wird. Dieses Signal am Punkt E wird galvanisch einer durch die Diode 30 dargestellten Begrenzungsschaltung zugeführt, welche nur die positiven Halbwellen des Signals zum Punkt F gelangen läßt. Das Signal am Punkt P wird dann der Summierschaltung 31 zugeführt.

Das Grünvideosignal vom Anschluß 17 wird ebenfalls mittels einer Verzögerungsleitung 21 um ein Zeitintervall T1 verzögert und der Summierschaltung 31 zugeführt. Die Summe dieses Grünsignals und der Anteil des am Punkt F auftretenden Rotsignals wird einem Konturgenerator 35 zugeführt, welcher in gleicher Weise wie der Konturgenerator 11 in Fig. 1 arbeitet. Das Grünvideosignal wird mit einer Verzögerungsleitung 46, die wie die Verzögerungsleitung 13 in Fig. 1 arbeitet, ebenfalls verzögert und der Summierschaltung 45 zugeführt. Die hier benutzten Konturgeneratoren 11 und 35 können von der in der US-PS 3 546 372 beschriebenen Art sein. Bei der hier beschriebenen Anordnung werden nur Horizontalkontursignale erzeugt. Die Verzögerung durch die Einrichtung 46 wird gleich der gesamten, im Konturgenerator 35 auftretenden Verzögerung und aller Verzögerungen im System zwischen dem Anschluß 17 und dem Generator 35 gewählt. Das Konturgeneratorsignal wird mit dem Grünvideosignal in der Summierschaltung 45 summiert, an deren Ausgang aperturkorrigierte Grünvideosignale erscheinen.

Ein aperturkorrigiertes Rotsignal erhält man durch Summierung des vom Generator 35 gelieferten Konturkorrektursignals mit dem verzögerten Rotvideosignal in der Summierschaltung 47. Das Rotvideosignal wird durch die Verzögerungsschaltung 48, die daenso wie die Verzogerungsschaltung 46 die Gesamtverzögerung des Konturgenerators 35 und der Schaltung zwischen dem Anschluß 20 und dem Konturgenerator 35 ausgleicht, verzögert.

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Das aperturkorrigierte Blausignal entsteht durch Summierung des Signals vom Generator 35 mit dem verzögerten Blauvideosignal in der Summierschaltung 51. Das Blauvideosignal von der Kamera am Anschluß 22 wird mit der Verzögerungseinrichtung 52 zum Ausgleich der Verzögerungen im Konturgenerator 35 und der Signalverarbeitungsschaltung vom Anschluß 17 bis zum Konturgenerator 35 verzögert.

Die Funktionsweise der Schaltung ähnelt der gemäß Fig. 1, solange nicht der Amplitudenpegel des Rotvideosignals den Amplitudenpegel des Grünvideosignals um das Doppelte überschreitet. Wenn das Rotvideosignal nicht größer als das Zweifache des Grünvideosignals wird, dann reicht das Rotvideosignal nicht aus, um irgend ein Signal am Punkt F entstehen zu lassen, und das Grünvideosignal wird durch die Summierschaltung 31 dem Konturgenerator 35 zugeführt, und die erzeugte Hochfrequenzinformation wird mit dem verzögerten Grünvideosignal in der Summierschaltung 45 summiert.

Ein Betriebszustand, wo die Information hauptsächlich im roten Bereich liegt, ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die Kurvenformen A und B gemäß Fig. 4 veranschaulichen Signalpegel an den Punkten A bzw.B. Es läßt sich sehen, daß das Signal am Punkt B zeitlich um einen Betrag T2 verzögert wird. Das Signal am Punkt C ist das invertierte Summensignal aus den Signalen an den Punkten A und B und ist in Fig. 4 durch die Kurvenform C veranschaulicht. Die Kurvenform D in Fig. 4 zeigt das Rotvideosignal am Punkt D, die Kurvenform E zeigt zu Veranschaulichungszwecken die überlagerten Signale an den Punkten C und D. Wie die Kurvenform E in Fig. 4 zeigt, können die Rot- und Grünübergänge um einen Betrag von +T1 fehlausgerichtet sein, ehe durch den Subtrahierungsvorgang eine falsche Information erzeugt wird. Dieser Sicherheitsbereich von +T1 liegt gut innerhalb der normalen Ausrichtungsstabilität der Kamera. Die Begrenzungsschaltung 30 eliminiert die unerwünschten negativen Grünsignalanteile, so daß am Punkt F ein Signal für die Erzeugung der Konturen von

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den Rotsignalen entsteht. Dieses Signal am Punkt F ist als Kurvenform F in Fig. 4 gezeigt, es läßt sich mathematisch ausdrücken durch (D-(A+B))+. Das Symbol + in diesem Ausdruck bedeutet, daß nur die positiven Halbwellen des Differenzsignals von der Begrenzungsschaltung 30 geliefert werden.

Fig. 5 zeigt, wie die Schaltung gemäß Fig. 3 arbeitet, wenn in der Aufnahmeszene zufällige Sprünge in der Rot- und Grüninformation nicht zur selben Zeit auftreten. Die Signale an den Punkten A, B, C und D werden wie vorher zusammengefaßt, so daß sie nach der Begrenzung die Signalform F in Fig. 5 bilden, deren Flanken gegenüber dem Grünsignal um ein Zeitintervall T1 verschoben sind. Durch die Zusammenfassung dieser Signale mit den genau um T1 verschobenen Flanken entsteht ein symmetrisches Kontursignal an diesen übergängen, welches die subjektive Wirkung einer Erhöhung der Bildschärfe hat.

Wie bereits erwähnt, fällt der durch die Kurvenformen A, B und C in Fig. 5 veranschaulichte Grünsignalwert über das Zeitintervall X wesentlich ab, während das Rotsignal gemäß Kurvenform D in Fig. 5 über diesen Zeitraum konstant ist. Die Kurvenform E in Fig. 5 veranschaulicht die überlagerten Kurvenformen C und C. Wie man sieht, hat das Rotvideosignal über den Zeitraum X-2T1 einen Beitrag zum Kontursignal geleistet, obwohl das Grünsignal nur momentan herabgesetzt war. Es sei darauf hingewiesen, daß die Grünsignalpegel im Vergleich zu Rot summiert und dann durch 4 geteilt werden. Dies führt zu einem Amplitudenverhältnis von 2:1 zwischen den Rot- und Grünsignalen, so daß vor einem Beitrag des Rotsignals zur Konturverstärkung dessen Wert zweimal so groß wie derjenige des Grünsignals sein muß. Dies entspricht dem ungefähren Verhältnis des Rot- und Grünvideosignals im Leuchtdichtesignal. Bei dieser Anordnung sollte die Verzögerung T1 etwa die Hälfte der Periode der Konturüberhöhungsfrequenz sein: Für eine Horizontalkontur von etwa 3,5 MHz sollte die Verzögerung also 140 ns sein. Wenn beispielsweise der Bildinhalt

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von Gelb (Mischung von Grün und Rot) während der Übergangszeit X auf Rot übergeht, dann wird gemäß Fig. 5 der gesamte Leuchtdichtepegel über den Zeitraum X abgesenkt. Während dieses Zeitraums werden Rotkorrektursignale erzeugt. Da die Verzögerung T1 vor dem Auftreten des Rotübergangs etwa gleich der halben Periode der Anhebungsfrequenz ist, werden die Signale verstärkt anstatt abgeschwächt.

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Claims (8)

1. RCA 71980/Sch/Vu Qr Dieter ν Bezold * ÄÖÄ>JO I /

   Brit. Anm. Nr. 22803/77 DIpUinc." Feta^ Schütz

   vom 30. Mai 1977 OW-lne. VVoligang Heusler

   8 München 88. Postfach βθΟθββ

   RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Patentansprüche

   fij Konturkorrekturschaltung zur Verwendung in einem Farbfernsehsystem mit einer Einrichtung, die zumindest ein erstes und ein zweites Kamerasignal zur Vergrößerung der Bildwiedergabeschärfe liefert, selbst wenn das erste Signal unter einen vorbestimmten Pegel abfällt, mit einer Konturkorrekturschaltung, welche aus ihr zugeführten Videoinformationen einen hochfrequenten Videoinformationsanteil extrahiert und diesen dem ersten und zweiten Kamerasignal hinzuaddiert, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Kamerasignal einer Auswählschaltung (18,25,30,31) zugeführt werden, welche das der Konturkorrekturschaltung zugeführte Videosignal auswählt und welche eine Verlängerungseinrichtung (18,25) zur Verlängerung des ersten Videokamerasignals um ein vorgegebenes Zeitintervall enthält, daß ferner eine Verzögerungseinrichtung (19) zur Verzögerung des zweiten Videosignals um etwa die Hälfte des vorgegebenen Zeitintervalls und eine Diskriminatoranordnung (27), welche feststellt, wann der Pegel des verzögerten zweiten Video-

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   signals den Pegel des verlängerten ersten Videosignals um einen vorbestimmten Betrag überschreitet und einen Teil des zweiten Videosignals der Konturkorrekturschaltung zuführt, vorgesehen sind.
2. 2) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste bzw. zweite Kamerasignal das Grün- bzw. Rotkamerasignal ist.
3. 3) System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Betrag einem Signalzustand entspricht, bei dem der Pegel des Rotvideosignals mindestens zweimal so groß wie derjenige des Grünvideosignals ist.
4. 4) System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
   daß die das Grünsignal um ein vorbestimmtes Zeitintervall verlängernde Schaltung (18,25) eine Summierschaltung (25) zur
   Summierung eines verzögerten Grünsignals mit einem unverzögerten Grünsignal enthält.
5. 5) System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verzögerte Grünsignal um ein Zeitintervall T2 und das verzögerte Rotsignal um ein Zeitintervall T1, welches halb so groß wie das Zeitintervall T2 ist, verzögert werden.
6. 6) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsintervall T2 etwa 280 ns beträgt.
7. 7) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsintervall T1 etwa die Hälfte der Periodendauer der Konturanhebungsfrequenz beträgt.
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