DE2855189A1

DE2855189A1 - Schaltungsanordnung zum im wesentlichen in der naehe eines bezugspegels vergroessern einer signalsteigung eines periodisch auftretenden signals

Info

Publication number: DE2855189A1
Application number: DE19782855189
Authority: DE
Inventors: Nicolaas Jan Leendert Van Valk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1979-06-28
Also published as: GB2011758A; US4241362A; FR2413833B1; JPS5497317A; GB2011758B; FR2413833A1; NL7714398A

Description

PHN 8987 VIJN/RJ 2 11.8.78

N. V. Philips' Blöeiiarnpcnfabrisksn, Eindhoven -* 2855189

"Schaltungsanordnung zum im wesentlichen in der Nähe eines Bezugspegels Vergrössern einer Signalsteigung eines periodisch auftretenden Signals."

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum im wesentlichen in der Nähe eines Bezugspegels Vergrössern einer Signalsteigung einer periodisch auftretenden Signals.

Als Beispiel der Anwendung einer derartigen Schaltungsanordnung kann an Fernsehen gedacht werden. Dabei ist es üblich, auf ein Fernsehbildsignal eine Gammakorrektur anzuwenden um die lineare optoelektronische Aufnahmekennlinie an die "nicht lineare

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elektrooptische Wiedergabekennlinie anzupassen. Aus-SiQY dieser Gammakorrektur zwischen einem auf einem Bezugspegel festgelegten Schwarzpegel und einem festgelegten Maximalweisswert in dem Bildsignal ist es erwünscht, eine weitere Korrektur anzuwenden und zwar eine weitere Vergrösserung der Signalsteigung spezifisch in der Nähe des Bezugsschwarzpegels.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine dazu geeignete Schaltungsanordnung zu verwirklichen, die auf sehr einfache Weise aufgebaut ist. Eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung weist dazu das Kennzeichen auf, dass sie mit einem Differenzverstärker versehen ist, der mit einem ersten bzw. einem zweiten Eingang zum Zuführen des zu bearbeitenden Signals bzw. eines Bezugspotentials ausgebildet ist, wobei

der Verstärkerausgang über eine Signalbegrenzungs- : schaltung in Reihe mit einem ersten bzw. zweiten Widerstand mit dem ersten Verstärkereingang bzw. dem Bezugspotential verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt der Signalbegrenzungsschaltung und des ersten und zweiten Widerstandes an einen Eingang einer Uberlagerungsstufe gelegt ist, die mit einem anderen Eingang zum Zuführen des zu bearbeitenden Signals und mit einem Ausgang zum Liefern des in seiner Signalsteigung vergrösserten Signals versehen ist.

Zum Erhalten eines die Signalsteigung ver-

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grössernden Korrektursignals, das einen vorgeschriebenen Spitze-zu-»Spitze-¥ert des zu bearbeitenden Signals nicht beeinflusst, weist eine Schaltungsanordnung das Kennzeichen auf, dass der erste Eingang des Differenzverstärkers mit dem Ausgang einer Signalbegrenzungsschaltung zum Erhalten eines gegenüber dem Bezugspegel festgelegten Maximalwertes in dem zu bearbeitenden Signal verbunden ist.

Eine Schaltungsanordnung mit einer einfachen Regelung zum Erzeugen eines Korrektursignals, das einen vorgeschriebenen Spitze-zu-Spitzewert des zu verarbeitenden Signals nicht beeinflusst, weist das Kennzeichen auf, dass die Begrenzungsschaltung mit zwei mit entgegengesetzter Durchlassrichtung in Reihe geschalteten Dioden ausgebildet ist, deren Verbindungspunkt über einen einstellbaren Widerstand mit einer Speisespannungsklemme verbunden ist.

Zum etwaigen Durchführen der korrigierenden Signalbearbeitung weist die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung das Kennzeichen auf, dass sie mit einem Ein-Aus-Schalter versehen ist, der mit dem Differenzverstärker in Reihe liegt.

Eine Schaltungsanordnung zum Gebrauch in einer Fabfernsehkamera weist das Kennzeichen auf, dass · sie in einem einer Matrixschaltung nachgeschalteten Leuchtdichtekanal vorhanden ist, wobei Eingänge der

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Matrixschaltung mit Ausgängen von Reihenschaltungen aus je einer Gammakorrekturschaltung und einer Signalbegrenzungsschaltung verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der Figur sind 1, 2 und 3 drei Signaleingänge, denen die Signale R, G bzw. B zugeführt werden. Die Signale R, G und B sind beispielsweise die Farbsignale, die in einer Farbfernsehkamera erzeugt werden und die rote, grüne und blaue Information in einer aufgenommenen Szene darstellen. Die Signaleingänge 1, 2 und 3 sind über je eine Reihenschaltung aus einer Gammakorrekturschaltung 4, 5 bzw. 6 und einer Signalbegrenzungsschaltung 7i 8 bzw.^9 mit einem der drei Eingänge einer Matrixschaltung 10 verbunden,. Die Ausbildung der Gammakorrekturschaltungen 4, 5 und 6 ist für die Erfindung nicht relevant, so dass diese nicht näher beschrieben werden. Dasselbe gilt für die Ausbildung der Begrenzungsschaltungen 7j 8 und 9> wobei in der Figur nur angegeben ist, dass gerechnet von einem Bezugspegel b die Signalweiterleitung bis zu einem Maximalwert w erfolgt. Für spezifisch Fernsehen folgt, dass der Bezugspegel b den Schwarzpegel und der Maximalwert w den Maximalweisswert darstellt.

Die Matrixschaltung 10 is"t ebenfalls auf "eine

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der bekannten Weisen ausgebildet und aus beispielsweise Widerständen und Signalverstärkern aufgebaut. Durch, die Matrixschaltung 10 werden aus den zugeführten gammakorrigierten Farbsignalen R λ/γ , G i/[ und B i/y Signalkombinationen gebildet, wobei in der

Figur Signale S1 = R 1/Y - Y 1/ Y und S2 = B i// - Y als Farbdifferenzsignale und ein Signal S3 = -Y 1/ Jr = -(a R 1/Y + c G 1/^ + d B 1/ y ) als (invertiertes) Leuchtdichtesignal angegeben sind. Als Beispiel gilt:

a = 0,30, c = 0,59 und d = 0,11. Aus der Matrixschaltung 10 werden die Signale S1 und S2 an den Ausgängen 11 und 12 zur Weiterverarbeitung in der Farbfernsehkamera verfügbar.

Das zu verarbeitende Signal S3 wird nicht unmittelbar an einem Ausgang I3 abgegeben, sondern über eine Uberlagerungsstufe 14, deren Eingang weiter ein Korrektursignal SC zugeführt wird, so dass der Ausgang I3 ein korrigiertes Signal S3 + SC führt. In der Figur sind bei den Ausgängen 11, 12 und 13 die Signale S1, S2 bzw. S3 + Sc dargestellt als Funktion der Zeit. Zur Betonung der Differenz zwischen einerseits den Signalen S1 und S2 und andererseits dem Signal S3 + SC sind diese Signale möglichst mit derselben Signalform dargestellt. Zur E_rläuterung wird auf das beim Ausgang der Matrix 10 dargestellte Signal S3 hingewiesen das als den Signalen S1 und S2 ent-

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sprechend vorausgesetzt worden ist. Für die periodisch, auftretenden Signale S1, S2 und S3 wird vorausgesetzt, dass diese während der Horizontal-Abtastperiaden zwischen dem Schwarzpegel b (Bezugspotential B = OV) und dem Maximalweisswert w (mit w = -1V) ändern.

Das Signal S3 ist als Leuchtdichtesignal in dem der Matrixschaltung 10 nachgeschalteten Leuchtdichtekanal vorhanden, in den u,a. die Uberlagerungsstui'e 14 aufgenommen ist. Das zu verarbeitende Signal S3 wird weiterhin einem Anschluss eines ¥iderstandes I5 zugeführt, dessen anderer Anschlüsse mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 16 verbunden ist, dessen nicht invertierender Eingang an Masse als Bezugspotential gelegt ist. Der Ausgang des Verstärkers 16 liegt an der Kathode einer Diode 17, deren Anode mit der Anode einer Diode 18 und über einen einstellbaren Widerstand 19 mit einer Klemme einer Speisespannung +u liegt. Die Kathode der Diode 18 liegt über einen Widerstand 20 an Masse als Bezugspotential und ist über einen Widerstand 21 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 16 verbunden. Der ein dargestelltes Korrektursignal -SC führende Verbindungspunkt der Diode 18 und der Widerstände 20 und 21 liegt am Eingang einer Umkehrstufe 22, deren Ausgang über einen Ein-Ausschalter 23 mit dem das Korrektursignal SC führenden Eingang der Uberlagerungsstufe 14

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verbunden ist. Auf diese Weise ist eine Verstärkerschaltung (15 - 21) gebildet, in die eine Begrenzungsschaltung (17> 18, 19) aufgenommen ist.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung (i4 - 23) zum Vergrössern der Signalsteigung in dem Signal S3 und zwar im wesentlichen in der Nähe des Schwarzpegels b dient folgendes: beim Vorhandensein des Schwarzpegels b = 0 V in dem Signal S3j d.h. beim Vorhandensein des Massepotentials am invertierenden Eingang des Verstärkers 16 ist dieses ebenfalls an den Kathoden der Dioden 17 und 18 vorhanden, wobei die Diode 18 nicht und die Diode 17 wohl leitend ist und den ganzen durch den Widerstand 19 fliessenden Strom führt. Die Widerstände 15, 20 und 21 führen dabei keinen Strom. Eine kleine negative Spannung in dem Signal S3 ergibt daraufhin bei einem vorausgesetzten Verstärkungsfaktor entsprechend minus eins für die Verstärkerschaltung (15 - 21) eine gleich grosse positive Spannung am Ausgang des Verstärkers 16, die ebenso gross an der Kathode der Diode 18 auftritt. Es stellt sich heraus, dass das Korrektursignal - SC, invertiert, dem Signal S3 folgt. Bei einer negativen Spannung in dem Signal S3, die durch ρ bezeichnet ist, ist die Spannung am Ausgang des Verstärkers 16 und an der damit verbundenen Kathode der Diode 17 so hoch positiv geworden, dass die Diode 17 sperrt und der ganze durch

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den Widerstand 19 fliessende Strom durch die Diode 18 fliesst, an deren Kathode dann die bei dem Signal -SC durch ρ bezeichnete positive Spannung vorhanden ist. Eine weitere Spannungsverringerung in dem Signal S3 ergibt eine höhere Spannung als die durch ρ bezeichnete Spannung in dem Signal (- SC) am Ausgang des Verstärkers 16, aber durch die Tatsache, dass die Diode 17 gesperrt ist, hat diese Spannungsvergrösserung keinen Einfluss mehr; der Rückkopplungskreis vom Ausgang des Verstärkers 16 zu dem invertierenden Eingang ist unterbrochen. Die negative Spannung in dem Signal S3 hat von der durch ρ bezeichneten Spannung im Signal -SC zur Folge, dass der Widerstand 21 gleich" viel mehr Strom führen wird als der Widerstand 20 weniger Strom führt. In dem Signal -SC ist dargestellt, dass von dem

! Augenblick c± die Stromverringerung durch den Widerstand

20 stattfindet. Beim Erreichen des Maximalweisswertes w = - 1 V in dem Signal S3 wird die Spannung in dem Signal (- SC) gleich dem Massepotential; das wird erreicht durch eine frühere Abregelung des einstellbaren Widerstandes 19· Der Widerstand 19 ist derart eingestellt, dass bei einer Spannung entsprechend - 1 V in dem Signal S3 der durch den Widerstand 19 und die Diode 18 fliessende Strom gerade das Massepotential an der Kathode der Diode 18 ergibt. Auf die beschriebene Art und Weise vird das dargestellte Signal (-SC) aus-

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gehend von dem dargestellten Signal S3 erzeugt. Zur Erläuterung folgt, dass anders als die in der Figur auf schematische Weise dargestellten Signale S3 und SC der Wert ρ auf beispielsweise 10$ des Spitze-zu-Spitzewertes (w - b) liegt, welcher Wert beispielsweise bei q gleich 5$ des linearen durch eine gestrichelte Linie dargestellten Signalverlaufes zwischen b = 0 V und dem Rucksprung nach b = 0 V bei w = -1 V entspricht.

Ein Vergleich der Signale S1, S2 und S3 + SC zeigt, dass das bearbeitete Leuchtdichtesignal S3 + SC eine Vergrösserung der Signalsteigung in der Nähe des Schwarzpegels b erhalten hat. Bei Wiedergabe ist das Resultat, dass ohne Farbverschiebungen Leuchtdichtegradationen in der Nähe des Schwarzpegels, d.h. in den dunklen Bildteilen, betont werden. Abhängig von der wiedergegebenen Szene kann diese Betonung gegebenenfalls erwünscht sein, so dass, um eine Wahl machen zu können, der Ein-Aus-Schalter 23 vorgesehen ist.

Zur Erläuterung folgen einige Werte für eine praktische Auabildung der Schaltungsanordnung:

Widerstand 15: 1 k SL
Widerstand 19: maximal 22 k Widerstand 20: kkO
Widerstand 21: 2,2 k
Spannung +u: + 5 V.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

Schaltungsanordnung zum im wesentlichen in der Nähe eines Bezugspegels Vergrössern einer Signalsteigung einer periodisch auftretenden Signals, dadurch gekennzeichnet dass die Schaltungsanordnung mit einem Differenzverstärker (i6) versehen ist, der mit einem ersten bzw. zweiten Eingang zum Zuführen des zu bearbeitenden Signals bzw. eines Bezugspotentials ausgebildet ist, wobei der.Verstärkerausgang über eine Signalbegrenzungsschaltung (17j 18, 19) in Reihe mit einem ersten (21) bzw. zweiten Widerstand (20) mit dem ersten Verstärkereingang bzw. dem Bezugspotential verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt der Signalbegrenzungsschaltung (17> 18, 19) und der ersten (21 ) und. zwe" uen Widerstandes (20) an einem Eingang einer Uberlagerungsstufe (1^) gelegt ist, die mit einem anderen Eingang zum Zuführen des zu bearbeitenden Signals und mit einem Ausgang zum Liefern des in der Signalsteigung vergrösserten Signals versehen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste. Eingang des Differenzverstärkers (16) mit dem Ausgang einer Signalbegreiizungsschaltung (9) zum Erhalten eines gegenüber dem Bezugspotential festgelegten Maximalwertes in dem zu bearbeitenden Signal verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach'Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, dass die Begrenzungsschaltung (i7j 18, I9) mit zwei mit entgegengesetzter Durchlassrichtung in Reihe geschalteten Dioden (17> 18) ausgebildet ist, deren Verbindungspunkt über einen einstellbaren Widerstand (19) mit einer Speisespannungsklemme verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung mit einem Ein-rAus-Schalter (23) versehen ist, der mit dem Differenzverstärker (16) in Reihe liegt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum Gebrauch in einer Farbfernsehkamera, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung in einem einer Matrixschaltung (1O) nachgeschalteten Leuchtdichtekanal vorhanden ist, wobei Eingänge der Matrixschaltung (io) mit Ausgängen von Reihenschaltungen aus je einer Gammakorrekturschaltung (4, 5 bzw. 6) und einer Signalbegrenzungsschaltung (7, 8 bzw. 9) verbunden sind.

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