DE2841727B1 - Verfahren zur additiven und multiplikativen Stoersignalkompensation und Schaltung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur additiven und multiplikativen Stoersignalkompensation und Schaltung zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
tierung der Objektive bzw. Ausleuchtfehler der Lichtquelle bei Filmabtastung, durch Störstellen und
Einbrand des Targets von Aufnahmeröhren, durch Kornstruktur und Einbrand der Lichtpunktabtaströhren
und durch Empfindlichkeitsvariationen der lichtempfindlichen Bereiche von Halbleitersensoren. Die multiplikativen
Störsignale sind proportional zur Belichtung. Allgemein gilt:
E (x, y) =
(x, y) ■ I (x, y) + kt ■ J1 (x, y),
IO
wobei E(x,y) das Videosignal als Ortsfunktion der
Belichtung, I(x,y)die Belichtung, k\ und ki Konstanten,
/i (x, y)das additive Störsignal, h (x, y) das multiplikative
Störsignal darstellen.
Bisher war es üblich, durch additive und multiplikative Sägezahn- und Parabelfunktionen einen Teil der
Störsignale zu kompensieren. Dieses Verfahren versagt bei komplizierten Störfunktionen, z.B. Einbrand des
Targets bzw. der Lichtpunktabtaströhren oder bei Empfindlichkeits-Variationen der lichtempfindlichen
Bereiche von Halbleitersensoren.
Eine optimale Lösung des Störproblems ist nur durch Ermittlung der Abweichung jedes einzelnen Bildpunktes
vom Sollwert, einer Speicherung dieser Werte und Erzeugung eines derart verfeinerten Korrektursignals
gegeben. Das korrigierte Signal würde demnach lauten:
E'(x,y) =
■I(x,y)
-fx (x,y) - kt
Das bedeutet, daß eine Division der multiplikativen Komponente und eine Subtraktion der additiven
Komponente erfolgen müßte. Nun ist aber in der Praxis die Division breitbandiger analoger Videosignale bisher
nicht mit ausreichender Qualität durchzuführen, weil aussteuerungsabhängige Frequenzgangfehler und Störabstandsverschlechterung
sowie Temperaturinstabilität sich störend auswirken.
Aus der US-PS 39 19 473 ist ein System bekannt, bei welchem das Videosignal digitalisiert und in den Zeiten,
in denen das Videosignal nur Störsignale repräsentiert, in Zeilenrichtung und in Vertikalrichtung in einen
Speicher digital abgespeichert wird. Nach D/A-Rückwandlung wird dieses Signal dann vom Eingangssignal
während normaler Abtastzeit subtrahiert. Mit diesem Verfahren können aber nur additive Störsignalkomponenten
korrigiert werden.
Aus dem BBC-Report 1976/4, insbesondere Fig. 13 auf S. 11, ist es zur Umgehung der breitbandigen
Division von Videosignalen weiterhin bekannt, das Videosignal zu digitalisieren, danach zu logarithmieren,
davon das Korrektursignal abzuleiten, dieses zu speichern und vom Videosignal zu subtrahieren, das so
entstandene Signal einer Antilogarithmierstufe und danach einem D/A-Wandler zuzuführen, an dessen
Ausgang das störsignalkompensierte Bildsignal abnehmbar ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es
durch die Logarithmierung und Delogarithmierung sehr aufwendig und temperaturinstabil ist. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß das Videosignal ebenfalls der Logarithmierung und Delogarithmierung unterworfen
werden muß und somit zusätzlich verschlechtert wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber
den Vorteil, daß es weniger aufwendig, temperaturstabil und für breitbandige Signale verwendbar
ist, ohne daß das Videosignal dabei verschlechtert wird. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen
Verfahrens möglich bzw. wird eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem einkanaligen
Bildsignalgeber,
Fig.2 ein Blockschaltbild für einen dreikanaligen
Bildsignalgeber.
Beschreibung der Erfindung
In dem Blockschaltbild der F i g. 1 liegt an Klemme 1 das von einem Bildsignalgeber abgeleitete Videosignal,
jo welches bezüglich der additiven und multiplikativen
Störsignale kompensiert werden soll. Das zu korrigierende Videosignal wird über einen Tiefpaß 2 von 5 MHz
an den ersten Eingang 3 einer Subtraktionsstufe 4 geleitet, deren Ausgang 6 mit dem Eingang 7 einer
Multiplikationsstufe 8 verbunden ist, an deren Ausgang 9 das korrigierte Videosignal abnehmbar ist. Der
Ausgang des Tiefpasses 2 ist außerdem über einen Verstärker 11 an einen Schaltkontakt 12 eines
Umschalters 13 angeschlossen. An den zweiten Schaltkontakt 14 des Umschalters 13 ist der Ausgang
eines Verstärkers 16 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang 6 der Subtraktionsstufe 4 verbunden ist.
Der Umschalter 13 ist mit dem Eingang eines A/D-Wandlers 17 verbunden, an dessen Ausgang ein
weiterer Umschalter 18 angeschlossen ist Der Schaltkontakt 19 des Umschalters 18 ist mit einem ersten
Speicher 21 verbunden, an dessen Ausgang ein D/A-Wandler 22 angeschlossen ist. Der Ausgang des
D/A-Wandlers ist über einen Tiefpaß 23 und einen
so Abschwächer 24 mit dem zweiten Eingang 26 der Subtraktionsstufe verbunden.
Der Schaltkontakt 27 des Umschalters 18 ist über eine Reziprokwertstufe 28 mit einem zweiten Speicher 29
verbunden. Der Ausgang des zweiten Speichers ist an einen D/A-Wandler 31 angeschlossen, dessen Ausgang
über einen Tiefpaß 32 und einen Abschwächer 33 an den zweiten Eingang 34 der Multiplikationsstufe 8 angeschlossen
ist.
Bei der additiven Störsignalkompensation wird vom Signalwert »Bildschwarz« des Videosignals, indem z. B. der Lichtstrom durch Abdeckung des Bildfensters bzw. des Objektivs einer Fernsehkamera unterbrochen wird, für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, welches nur noch die additiven Störsignale enthält Dieses Signal wird nach Durchlauf des Tiefpasses 2 dem Verstärker 11 zugeführt, in welchem es derart verstärkt wird, daß der volle Dynamikbereich des nachfolgenden Speichers 21 und des A/D-Wandlers 17 ausgenutzt wird. Über den
Bei der additiven Störsignalkompensation wird vom Signalwert »Bildschwarz« des Videosignals, indem z. B. der Lichtstrom durch Abdeckung des Bildfensters bzw. des Objektivs einer Fernsehkamera unterbrochen wird, für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, welches nur noch die additiven Störsignale enthält Dieses Signal wird nach Durchlauf des Tiefpasses 2 dem Verstärker 11 zugeführt, in welchem es derart verstärkt wird, daß der volle Dynamikbereich des nachfolgenden Speichers 21 und des A/D-Wandlers 17 ausgenutzt wird. Über den
Umschalter 13 wird das verstärkte Signal dem A/D-Wandler 17 zugeführt, an dessen Ausgang ein
digitalisiertes Störsignal abnehmbar ist. Dieses digitalisierte Störsignal wird über den Umschalter 18 im ersten
Speicher 21 abgespeichert.
Bei Normalbetrieb des Bildsignalgebers wird dieser im Speicher 21 gespeicherte Wert mit Hilfe eines
Zählers 36, welchem H- und V-frequente Impulse zugeführt werden, synchron zur Abtastung des Bildsignalgebers
aus dem Speicher ausgelesen. Dieses Signal wird nach D/A-Wandlung im Wandler 22 über den
Tiefpaß 23 an den Abschwächer 24 geführt, in welchem eine Pegelreduzierung zur Anpassung an den Pegel des
Videosignals stattfindet. Dieses Signal wird über den Eingang 26 der Subtraktionsstufe 4 zugeführt und vom
Videosignal subtrahiert. Am Ausgang 6 der Subtraktionsstufe 4 ist dann ein Videosignal ohne additive
Störkomponente abnehmbar.
Zur Ermittlung und Kompensation der multiplikativen Störkomponente erfolgt die Abtastung im Bildsignalgeber
bei offenem Bildfenster bzw. bei Abtastung einer weißen Vorlage mit etwa 100% Pegel. Dieser
Signalwert wird am Ausgang der Subtraktionsstufe 4 abgenommen und dem Verstärker 16 zugeführt. Das zu
dem og. Zwecke ebenfalls verstärkte Signal wird über den Umschalter 13 zum A/D-Wandler 17 geführt, in
welchem es digitalisiert wird. Über den Umschalter 18 wird es an die Reziprokwertstufe 28 angelegt. Die darin
erzeugte Reziprokfunktion des digitalisierten Störsignals wird dann in dem Speicher 29 abgespeichert. Die
Reziprokwertstufe 28 kann auch nach dem Speicher 29 angeordnet sein, so daß die Reziprokfunktion erst beim
Auslesen des Speichers 29 erzeugt wird.
Bei Normalbetrieb des Bildsignalgebers wird dann der Speicher 29 synchron zur Abtastung mittels des
Zählers 36 ausgelesen und das Signal nach D/A-Wandlung durch den Wandler 31 über den Tiefpaß 32 dem
Abschwächer 33 zugeführt. Hier erfolgt ebenfalls wieder eine Verstärkungsanpassung an das Videosignal.
Danach wird dieses Signal dem Eingang 34 der Multiplikationsstufe 8 zugeführt und mit dem Videosignal
multipliziert. Am Ausgang 9 der Multiplikationsstufe 8 ist dann ein störsignalkompensiertes Videosignal
abnehmbar. Als Multiplikationsstufe können bekannte Multiplizierer, insbesondere Vierquadranten-Multiplizierer,
eingesetzt werden, welche stabil arbeiten und die Bandbreite sowie den Störabstand des Videosignals
nicht negativ beeinflussen.
In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild eines dreikanaligen RGB-Systems, also beispielsweise die Signalkanäle
einer Farbfernsehkamera dargestellt. In dieser Figur sind zum besseren Verständnis für die gleichen Teile die
gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt worden. Dabei werden die Blöcke 37, 37', 37", welche den
Tiefpaß 2 und die Verstärker 11 und 16 sowie den Umschalter 13 umfassen, dreifach benötigt. Ebenso
werden jeweils drei Speicher 21,21', 21" sowie 29,29',
29" und die danach folgenden Schaltungen mit D/A-Wandler 22 bzw. 31, Tiefpaß 23 bzw. 32,
Abschwächer 24 bzw. 33 und Subtraktionsstufen 4 sowie Multiplikationsstufe 8 dreifach benötigt. Dagegen
braucht der A/D-Wandler 17 nur einmal vorhanden zu sein, weil die Störsignale der einzelnen Kanäle zeitlich
nacheinander ermittelt werden können, z. B. zeilenweise oder vollbildweise. Zur Umschaltung des A/D-Wandlers
17 auf die einzelnen Kanäle ist ein Umschalter 38 vorgesehen, dessen Schaltpunkt 39 an den ersten Kanal
(Rot), dessen Schaltpunkt 40 an den zweiten Kanal (Grün) und dessen Schaltpunkt 41 an den dritten Kanal
(Blau) angeschlossen ist. Ein weiterer Umschalter 42 ist zwischen dem Umschalter 18 und den Speichern 21,21',
21" für die entsprechenden Kanäle angeordnet. Ein weiterer Umschalter 43 ist zwischen der Reziprokwertstufe
28 und den Speichern 29, 29', 29" für die entsprechenden Kanäle vorgesehen. Die Funktionsweise
dieser dreikanaligen Schaltung entspricht der in F i g. 1 beschriebenen einkanaligen Schaltung. An den
Ausgangsklemmen 9 bzw. 9' bzw. 9" ist dann das jeweils störsignalkompensierte Videosignal Rot bzw. Grün
bzw. Blau abnehmbar.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur additiven und multiplikativen Störsignalkompensation eines von einem Bildsignalgeber
erzeugten Videosignals, wobei ein Korrektursignal für die additive Störsignal-Kompensation
gebildet wird, indem vom Signalwert »Bildschwarz« des Videosignals (z.B. bei unterbrochenem Lichtstrom)
für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, gespeichert und synchron zum zu korrigierenden
Videosignal ausgelesen wird, und das. so gebildete Korrektursignal vom Videosignal subtrahiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrektursignal für die multiplikative Störsignalkompensation
gebildet wird, indem vom Signalwert »Bildweiß« des Videosignals (z.B. bei Abtastung einer
Weißfläche) für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, dessen Reziprokwert gebildet, gespeichert und
synchron zum zu korrigierenden Videosignal ausgelesen wird, und daß das so gebildete Korrektursignal
mit dem Videosignal multipliziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalwerten »Bildschwarz« und »Bildweiß« abgeleiteten Signale
zunächst digitalisiert und danach gespeichert werden, und daß die ausgelesenen Signale A/D-gewandelt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalwerten »Bildschwarz« und »Bildweiß« abgeleiteten Signale
sequentiell digitalisiert und parallel ausgelesen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalwerten »Bildschwarz« und »Bildweiß« abgeleiteten Signale vor
der Speicherung derart verstärkt werden, daß der volle Dynamikbereich des Speichers und gegebenenfalls
A/D-Wandlers ausgenutzt wird.
5. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Subtraktionsstufe (4) vorgesehen ist, an deren ersten Eingang (3) das zu korrigierende
Videosignal anliegt, daß ein erster Speicher (21) vorgesehen ist, an dessen Eingang das dem
Signalwert »Bildschwarz« entsprechende Signal anliegt und dessen Ausgang mit dem zweiten
Eingang (26) der Subtraktionsstufe (4) verbunden ist, daß die Steuereingänge des Speichers (21) an die
Ausgänge von horizontal- und/oder vertikalfrequenten
Zählern (36) angeschlossen sind, daß eine Multiplikationsstufe (8) vorgesehen ist, deren erster
Eingang (7) mit dem Ausgang (6) der Subtraktionsstufe (4) verbunden ist, daß eine Reziprokwertstufe
(28) vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Ausgang der Subtraktionsstufe (4) verbunden ist, daß ein
zweiter Speicher (29) zur Speicherung des dem Signalwert »Bildweiß« entsprechenden Signals vorgesehen
ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der Reziprokwertstufe (28) verbunden ist, daß die
Steuereingänge des zweiten Speichers (29) an die Ausgänge der horizontal- und/oder vertikalfrequenten
Zähler (36) angeschlossen sind, daß der Ausgang des zweiten Speichers an den zweiten Eingang (34)
der Multiplikationsstufe (8) angeschlossen ist, und daß das korrigierte Videosignal am Ausgang (9) der
Multiplikationsstufe (8) abnehmbar ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-
zeichnet, daß die Eingänge des ersten (21) bzw. zweiten Speichers (29) über einen ersten horizontal-
oder vertikalfrequenten Umschalter (18) an den Ausgang eines A/D-Wandlers (17) angeschlossen
sind, dessen Eingang über einen zweiten horizontal- und/oder vertikalfrequenten Umschalter (13) mit
jeweils dem ersten Eingang der Subtraktionsstufe (4) bzw. Multiplikationsstufe (8) verbunden ist, daß die
Ausgänge der Speicher (21, 29) über je einen D/A-Wandler (22, 31) mit jeweils dem zweiten
Eingang (26, 34) der Subtraktionsstufe (4) bzw. der Multiplikationsstufe (8) verbunden sind.
7. Schaltung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Umschalter
(13) und jeweils dem ersten Eingang (3, 7) der Subtraktionsstufe (4) bzw. Multiplikationsstufe
(8) je ein Verstärker (11,16) angeordnet ist, und daß
zwischen Ausgang jedes D/A-Wandlers (22,31) und jeweils dem zweiten Eingang (26, 34) der Subtraktionsstufe
(4) bzw. Multiplikationsstufe (8) je ein Abschwächer (24,33) angeordnet ist.
8. Schaltung zur Störsignal-Kompensation in mehr als einem Video-Signalkanal, insbesondere bei
Farbfernseh-Bildsignalgebern, nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der
Video-Signalkanäle (R, G, B) entsprechende Anzahl von ersten (21, 21', 21") und zweiten Speichern (29,
29', 29"), D/A-Wandlern (22, 22', 22" bzw. 31, 31', 31"), Verstärkern (11, 11', 11", 16, 16', 16") und
Abschwächern (24,24', 24", 33,33', 33") vorgesehen ist, daß zwischen den Verstärkern (11, 11', 11", 16,
16', 16") und den Speichern (21,21', 21", 29,29', 29")
nur ein A/D-Wandler (17) vorgesehen ist, dessen Eingang an einen dritten Umschalter (38) für die
verschiedenen Videosignalkanäle (R, G, B) angeschlossen ist und dessen Ausgang mit dem ersten
Umschalter (18) verbunden ist, daß zwischen dem ersten Umschalter (18) und den Speichern (29, 29',
29") für die Korrektur der multiplikativen Störsignal-Kompensation nur eine Reziprokwertstufe (28)
vorgesehen ist, deren Eingang an dem ersten Umschalter (18) und deren Ausgang an einem
vierten Umschalter (43) angeschlossen ist, welcher mit den Speichern (29, 29', 29") verbunden ist und
daß der erste Umschalter (18) außerdem direkt über einen fünften Umschalter (42) mit den Speichern (21,
21', 21") für die Korrektur der additiven Störsignale verbunden ist.
Stand der Technik
Bei Bildsignalgebern, beispielsweise Fernsehkameras und Fernsehfilmabtastern mit Bildaufnahmeröhren oder
Halbleitersensoren bzw. Lichtpunktabtaster, entstehen störende, dem Nutzbildsignal teils additiv, teils multiplikativ
überlagerte Störsignale sowohl im horizontalfrequenten als auch im vertikalfrequenten Bereich. Die
additiven Störsignale werden durch Verunreinigungen im Target der Aufnahmeröhren und Störstellen im
Kristall von Halbleitersensoren verursacht. Diese Störungen sind besonders in dunklen Bildteilen sichtbar
und beeinflussen den Dunkelstrom. Multiplikative Störsignale werden vor allem verursacht durch Vignet-
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Legal Events
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8220 | Willingness to grant licences (paragraph 23) | ||
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: POETSCH, DIETER, DIPL.-ING., 6105 OBER-RAMSTADT, DE BECKER, WERNER, 6500 MAINZ, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BTS BROADCAST TELEVISION SYSTEMS GMBH, 6100 DARMST |
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Owner name: PHILIPS BROADCAST TELEVISION SYSTEMS GMBH, 64347 G |