DE2932902A1

DE2932902A1 - Gammakorrekturschaltung fuer ein videosignal

Info

Publication number: DE2932902A1
Application number: DE19792932902
Authority: DE
Inventors: Henricus Wijnandus Gera Haenen; Gerardus Johannes M Hesselmann; Howard Curtis Needs
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1979-08-14
Publication date: 1980-03-06
Also published as: JPS5528699A; GB2029666A; US4249208A; NL7808609A; FR2434533B1; GB2029666B; FR2434533A1

Description

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"Gamiiiakorrekturschaltung für ein Videosignal".

Die Erfindung bezieht- sich auf eine Gammakor-rekturschaltung für ein Videosignal mit einer linearen und einer nicht-linearen Verstärkerschaltung und mit mindestens einer Schwarzpegelklemnisclialtung, wobei Verstärkerausgänge mit Eingängen einer Signalkombiuierschaltung verbunden sind, die mit einem Ausgang zum Führen des gaiuniakorrigiertcn Signals versehen ist.

Eine derax'ti ge Gaminakorrekturschaltung i.st in der- niederländischen Patentanmeldung 6.807-530 beschrieben worden. Darin ist angegeben, dass in der Signalkornbinierscbaltung zunächst ein Differenzsignal aus dem linearen und nicht-linearen Verstärkersignal gebildet wird, welches Differenzsignal daraufhin in bestimmtem Masse dem linearen Signal hinzugefügt wird und zwar zum Erhalten des gamma—

'** korrigierten Ausgangssignals.

Beim Bilden des Differenzsignals ist es wesentlich, dass ein gleicher Signalpegel in dem linear und nichfelinear verstärkten Signal vorhanden ist beim Vorhandensein des sogenannten Schwarzpegel0 bzw. Maximalweisspegels, Beim Schwarz- bzw. Maximalweisspogel muss nämlich das Differenzsignal den Wert Null aufweisen. Diese Anforderung ist au?-;.-·., rst streng, da sonst bei einer Gainiür.vcrs ί ellung nicht. nur· das Ausniass an GaJrnnakorrek tür geändert, sondern auch der Spitze-zu-Spi tzenwert des Videosignals beeinflusst.

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wird. In der Praxis ist dies/unzulässig; eine Aenderung der Gammakorrektur darf dem Spitze-zu-Spitzenwert des Videosignals und damit den Kontrastbereich bei Wiedergabe nicht beeinträchtigen.

B Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Gamma-

korrekturschaltung zu verwirklichen, in der keine Diffe— renzsignalableitung für die Gammakorrektur angewandt wird, während diese Schaltungsanordnung weiterhin für Integration in einem Halbleiterkörper geeignet ist, wobei eine stabile Gammakorrektur bei einer minimalen Anzahl Abregelpunkte und mit einem einfachen Abrege1verfahren erhalten wird. Eine erfindungsgemässe Gammakorrekturschaltung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Ausgänge der linearen und nicht-linearen Verstärkerschaltungen mit Eingängen einer Signalvergleichsschaltung gekoppelt sind zum während der Horizontal-Austastzeiten Vergleichen der Amplitude eines impulsförmigen Signals in den Verstärkerausgangssignalen, wobei der Ausgang der Signalvergleichsschaltung mit dem Eingang der nicht-linearen Verstärkerschaltung gekoppelt ist.

Die Kombination des während der Horizontal-Austastzeiten Vorhandenseins des Impulses mit einer bestimmten Amplitude in dem linear und nicht-linear zu verstärkenden Signal, des Signalvergleiches bei den verstärk— ten Signalen und der Rückkopplung des Vergleichsresultates zu dem Signaleingang der nicht-linearen Verstärkerschaltung ergibt, dass unter allen Umständen automatisch der Spitze-zu-Spitzenwert des gammakorrigierten Signals auf dieser bestimmten Impulsamplitude festgelegt ist.

Eine einfache Ausführungsforra einer Gammakorrekturschaltung, der ein Gamma zu korrigierendes Videosignal galvanisch (mit bereits festgelegtem Schwarzpegel) oder kapazitiv zugeführt werden kann, weist das Kennzeichen auf, dass der Ausgang der linearen Verstärkerschaltung mit

°³ einem Eingang einer ersten Schwarzpegolklemmschaltung gekoppelt ist, deren Ausgang mit Eingängen der linearen und nicht-linearen Verstärkerschaltung gekoppelt ist.

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Eine weitere einfache Ausführungsform weist dabei das Kennzeichen auf, dass Eingänge der linearen und nicht-linearen Verstärkerschaltungen mit dem Ausgang eines Eingangsverstärkers verbunden sind, von dem ein Eingang mit dein Ausgang der ersten Schwarzpegelklemmschaltung verbunden ist und wobei ein anderer Eingang zum Zuführen des Videosignals und des während der Horizontal-Austastzeiten mit einer bestimmten Amplitude vorhandenen impulsförmigen Signals vorgesehen ist.

Eine Ausführungsf orm einer Gammakorrektur schaltung wobei gewährleistet ist, dass die Signalvergleichsschaltung ein Ausgangssignal gleich Null atgLbt beim Vorhandensein des Schwarzpegels in dem linear und nicht-linear verstärkten Videosignal, weist das Kennzeichen auf, dass der Ausgang der nicht-linearen Verstärkerschaltung über einen Nachverstärker mit Eingängen der Signalvergleichs— schaltung und der Signalkombinierschaltung verbunden ist, wobei der Nachverstärkerausgang mit einem Eingang einer zweiten Schwarzpegelklemmschaltung verbunden ist, deren Ausgang mit einem Eingang des Nachverstärkers verbunden ist.

Eine Garnmakorrekturschaltung mit einer einfachen Ausführungsform der Signalvergleichsschaltung weist das Kennzeichen auf, dass die Signalvergleichsschaltung mit einem Differenzverstärker ausgebildet ist, dessen Eingänge mit den Ausgängen der linearen und der nicht-linearen Verstärkerschaltungen gekoppelt sind, mit einem an den Differenzverstärkerausgang angeschlossenen Schalttransistor, dem für Ein- und Ausschaltzwecke ein horizontalfrequentes Impuls schalt signal zugeführt \\rird mit einem Einschaltimpuls, der mit derselben bzw. einer kürzeren Dauer innerhalb der Impulsdauer des genannten impulsförmigen Signals in den Verstärkerausgangssignalen auftritt, und mit einem dem Schalttransistor nachgeschalteten Pufferverstärker, dessen Ausgang mit einem Eingang der nicht-linearen Verstärkerschaltung gekoppelt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in

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der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der Figur ist 1 bzw. 2 eine Eingangsklemme der Gammakorrekturschaltung, der ein Videosignal VS bzw. ein impulsförmiges Signal VS zugeführt wird. Das Videosignal VS wird von einer Fernsehaufnahmeanordnung erzeugt und rührt von einer der derselben normalerweise nachgeschalteten Signalverarbeitungsschaltungen her. Das Videosignal VS ist in der Figur mit einer linear zunehmenden Signalform bis zum Auftritt einer durch TB bezeichneten Horizontal-Austastzeit dargestellt. Das Videosignal VS tritt auf bei Fernsehen bekannte Weise zeilenperiodisch auf.

Das impulsförmige Signal WS an der Eingangskleiume 2, das nachstehend als Weissimpulssignal WS bezeichnet wird und an einer Eingangsklemme 3 als Weissimpulsschaltsignal WS auftritt, hat während der Horizontal-Austastzeiten TB einen Impuls mit einer bestimmten Amplitude. Die ImpulSamplitude in dem Signal WS an der Eingangskleinrne 2 ist ein Mass für den Spitze-zu—Spitzenwert zwisehen einem Schwarz- und Maximalweiss-Pegel in dem Videosignal VS. Aus den in der Figur dargestellten Signalformen folgt, dass die lineare Zunahme in dem Videosignal VS vom Schwarzpegel bis zum Maximalweisspegel erfolgt. Die Amplitude des Weissirapulssignals WS kann beispielsweise zwisch-" en 0,5 und 1 Volt Spannung liegen.

Die Eingangsklemmen 1 und 2 sind über zwei Widerstände h und 5 miteinander verbunden, wobei der Verbindungspunkt, der ein dabei dargestelltes Signal VWS führt, über ein Potentiometer 6 an Masse gelegt ist. Das Potentiometer 6 ist mit einem Potentiometerabgriff 7 versehen, der über einen Widerstand 8 mit einem (-)-Eingang eines (Operations )-Verstärkers 9 verbunden ist. Der Ausgang des weiterhin mit einem (+)-Eingang versehenen Verstärkers 9 ist über einen Widerstand 10 zu dem (-)-Eingang zurückgekoppelt und über einen Widerstand 11 mit dein (-)-Eingang eines Verstärkers 12 verbunden, dessen (+)-Eingang an Masse gelegt ist. Ueber eine Parallelschaltung eines Widerstandes 13 und

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einer Diode I^ ist der Ausgang des Verstärkers 12 zu dem (-)-Eingang desselben zurückgekoppelt. Auf diese Weise ist in der einfachsten Form eine nicht-lineare Verstärkerschaltung (12, 13, lh) gebildet, deren nicht-lineare Kennlinie durch die Diode 1 ^ gegeben wird.

Der Ausgang des Verstärkers 12 ist über einen Widerstand 15 mit dem (t)-Ausgang eines Verstärkers 16 verbunden, dessen (-)-Eingang über einen Widerstand 17 bzw. 18 mit Masse bzw. dem Verstärkerausgang verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 16 ist mit einer Elektrode eines symmetrischen Schalttransistors 19 verbunden, der in zwei Richtmgen Strom führen kann, wobei die Basiselektrode an einer Eingangsklemme 20 liegt, der ein dabei dargestelltes Signal CS als Klemmslgnal zugeführt wird. Das Signal

^ CS hat einen Klemmimpuls während der Horizoiital-Austastzeit TB, der dem Impuls, der in dem Weissimpuls(schalt)-Signal WS auftritt, vorhergeht, was u.a. bei der Eingangskleinme 3 dargestellt ist. Statt vorherzugehen, kann der Impuls im Signal CS auch dem Impuls folgen, der im Signal WS auf-

*® tritt; nur ein Zusammenfallen ist nicht erlaubt. Eine andere Elektrode des Schalttransistors 19 ist mit dem (-)-~ Eingang eines Verstärkers 21 verbunden, der väterhin über einen Widerstand 23 mit dem (+)-Eingang des Verstärkers verbunden ist. Auf diese Weise ist bei dem als Nachverstärker wirksamen Verstärker 16 eine getastete Schwarzpegelklemmschaltung (19-23) vorgesehen, die mit einer Integrationsschaltung (19 > 21, 22) ausgebildet ist. Das Massepotential am (+)-Eingang des Verstärkers 21 ergibt, dass in einem gainmakorrigierten Signal VWS ♦ am Ausgang des Verstärkers 16 der Schwarzpegel auf Massepotential entsprechend 0 Volt festgelegt ist.

Der Ausgang des Verstärkers 9 ist über einen

Widerstand Zk mit dem (-)-Eingang eines Verstärkers 25 verbunden, dessen ( + )- Eingang an Masse liegt. Der Ausgang -

des Verstärkers 25 ist über einen Widerstand 26 zum (-)-Eingang zurückgekoppelt· Der Verstärker 25 und der Widerstand 26 bilden eine lineare Verstärkerschaltung (25-26). Der

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Ausgang des Verstärkers 25 ist über einen Widerstand 27 mit dem (+)-Eingang eines Verstärkers 28 verbunden, der weiterhin über einen Widerstand 29 mit Masse verbunden ist. Der (-)-Eingang des Verstärkers 28 liegt über einen Widerstand 30 bzw. 31 an Masse bzw. am Verstärkerausgang. Der Verstärker 28 ist als Nachverstärker gegpiüber der linearen Verstärkerschaltung (25-26) wirksam.

Der Ausgang des Verstärkers 28 ist mit einer Elektrode eines symmetrischen Schalttransistors 32 verbunden, dessen Basiselektrode an einer Eingangsklemme 33 liegt, der das Signal CS als Klemmsignal zugeführt wird. Eine andere Elektrode des Schalttransistors 32 ist mit dem (-)-Eingang eines Verstärkers 3^ verbunden, dessen ( + )-Eingang an Masse liegt. Der (-)-Eingang liegt über einen Kondensator 35 am Ausgang des Verstärkers 3k, der weiterhin über einen Widerstand 36 mit dem (-)-Eingang eines Verstärkers 37 verbunden ist. Der (+)-Eingang des Verstärkers 37 liegt an Masse und der Ausgang ist über einen Widerstand 38 zum (-)-Eingang zurückgekoppelt. Der Ausgang des Umkehrverstärkers 37 liegt am (+)-Elngang des (Eingangs) -Verstärkers 9· Beim Eingangsverstärker 9> bei der linearen Verstärkerschaltung (25» 2.6) und beim Nachverstärker 28 ist auf diese Weise eine getastete Schwarzpegelklemmschaltung (32-38) vorgesehen, die mit einer Integrationsschaltung (32, 3^» 35) ausgebildet ist. Das Massepotential am (+)-Eingang des Verstärkers 3^ ergibt, dass in dem linear verstärkten Signal VWS¹ am Ausgang des Verstärkers 28 der Schwarzpegel auf Massepotential entsprechend oV festgelegt ist.

3" Die Ausgänge der Verstärker 16 und 28 sind

über ein Potentiometer 39 miteinander verbunden. Vom Potentiometer 39 ist der Abgriff kO an die Ausgangsklemme kl der Gammakorrekturschaltung gelegt, die ein dabei dargestelltes Signal VWS ^ ' führt. Abhängig von der Stellung des Potentiometerabgriffes ^O liefert eine auf diese Weise gebildete Signalkombinierschaltung (39» '+O) das in einem gewünschten Ausmass gammakorrigierte Signal VWS^' . In die-

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sem Signal VWS^' tritt während der periodischen Horizontal-Austastzeit TB der von dem Weissimpulssignal ¥S an der Eingangsklemme 2 herrührende Impuls auf. Zum etwaigen Entfernen des Weissimpulses kann der Ausgangsklemme 41 eine nichtdargestellte Horizontal-Austastschaltung nachgeschaltet sein, so dass während der ganzen Horizontal-Austastzeit TB der Schwarzpegel mit Massepotential entsprechend 0 Volt voi"handen ist.

Nach einem Aspekt der Erfindung sind die Ausgänge der Verstärker 16 und 28 mit den Signalen VWS * bzw. VWS¹ mit dem (-)- bzw. (+)-Eingang eines Differenzverstärkers 42 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 42 ist mit einer Elektrode eines symmetrischen Schalttransistors 43 verbunden, dessen Basiselektrode an der Eingangsklemme 3 liegt, der das Signal WS als Weissimpulsschaltsignal zugeführt wird. Eine andere Elektrode des Schalttransistors 43 ist mit dem (+)-Eingang eines Verstärkers 44 verbunden, dessen (-)-Eingang an Masse gelegt ist. Der (+)-Eingang des Verstärkers 44 liegt über einen Kondensator 45 an Masse, und der Ausgang des Verstärkers 44 ist über einen Widerstand 46 an den (-)-Eingang des Verstärkers 12 gelegt. Auf diese Weise ist eine Signalvergleichsschaltung (42-46) gebildet, die einen Pufferverstärker (44, 45) enthält. Für die Wirkungsweise der Signalvergleichsschaltung (42-46) folgt, dass unter Ansteuerung des zeil-enfrequenten .Impulsschaltsignals WS an der Eingangsklemme 3 das positive, negative oder nahezu Null-Resultat des Vergleiches der Amplituden der Weissiinpulse in den Signalen VWSY und VWS¹ über den Schalttransistor 43 zum Kondensator 45 weitergeleitet wird. Die Schaltimpulsdauer in dem Signal am Eingang 3 muss dabei der in dem dem Eingang 2 zugeführten Signal entsprechen oder kleiner sein als die letztgenannte Dauer. Es wird ausgegangen von einem nahezu Null-Resultat des Impulssignalvergleiches, wobei die Schwrzpegolklemnischal tung (32-38) beim Vorhandensein des Schwarzpegels in dein Signal VWS auf Massepotential einen derartigen Strom über den Widerstand 11 ergibt, dass die

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Diode 14 auf einen bestimmten gewünschten Einstellpunkt der Diodenkennlinie eingestellt ist. Als Resultat davon tritt bei Zufuhr des linear zunehmenden Eingangssignals

VS das dargestellte Signal VVS* am Ausgang des Verstärkers 16 auf. Sollte nun durch irgendeine Ursache, beispielsweise eine geänderte Temperatur oder eine Bauteilalterung ein spürbarer Unterschied zwischen den Amplituden der Weissimpulsen in den Signalen VWS / und VWS¹ zu entstehen drohen, so wird der Verstärker h2. am Kondensator k5 eine geringe positive oder negative Spannung geben. Diese geringe negative oder positive Kondensatorspannung ergibt einen bestimmten negativen oder positiven Strom durch den Widerstand k6, wodurch bei der Diode 1^4 der Einstellpunkt in der Diodekennlinie derart verschoben und dabei die Weissimpulsamplitude im Signal VWS vergrössert bzw. verringert wird, bis letzten Endes wieder nahezu der Differenzverstärker k2 ein Null-Resultat abgibt. Es dürfte einleuchten, dass, wie bei jedem Regelsystem, jeweils eine geringe vernachlässigbare Abweichung zwischen den zu vergleichenden Signalwerten vorhanden ist. Weiterhin sei bemerkt, dass statt der einzigen Diode 1*4 und des Widerstandes 13 ein mehrfaches Diodenwiderstandsnetzwerk, gegebenenfalls kombiniert mit Stromquellen in der nicht-linearen Verstärkerschaltung (12, 13» 1*0» verwendet werden kann.

Jn der gegebenen Gammakorrekturschaltung wird das Signal VWS der Schaltungsanordnung galvanisch zugeführt, wobei beispielsweise im Signal VWS der·Schwarzpegel in den vorhergehenden Schaltutigsanordnungen bereits auf Massepotential festgelegt ist. Dies ist nicht erforderlich, da bei Zufuhr des Signals VWS über einen Kondensator, wodurch die Nullkomponerite verloren geht, die Schwarzpegelklemmschaltung (32-38) im Signal VWS' dem Schwarzpegel auf Massepotential entsprechend oV festlegt. Dabei ergibt die Schwarzpegelklemmschaltung (19-23)» dass ebenso wie der

3^J Scbwarzpege 1. im Signal VWS* auf Massepotential entsprechend oV festgelegt ist, so dass gewährleistet wird, dass dies auch für das gammakorrigierte Ausgangssignal VWS" ·

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gilt.

Es stellt sich heraus, dass die gegebene Gammakorrektur schaltung als Abregelelemente nur die zwei Potentiometer 6 une 39 enthält, so dass von einer minimalen AnzäH Abregelpunkte und von einem einfachen Abregelverfahren die Rede ist. Mit Ausnahme der Kondensatoren 22, 35 und ^5 und der Potentiometer 6 und 39 sind die übrigen Bauelemente auf einfache Weise in einem Halbleiterkörper integrierbar. Praktisch ist es, die Widerstände k und 5 ebenfalls ausserhalb des Halbleiterkörpers zu halten. Die symmetrischen Schalttransistoren 19> 32 und hj können abhängig von der Halbleitertechnologie beispielsweise mit zwei antiparallel angeordneten Transistoren ausgebildet sein, d.h., dass die Emitter- \ind KoI-lektorelektroden der zwei Transistoren miteinander verbunden sind. Weiterhin könnten Transistoren vom Typ mit isolierten Torelektroden verwendet werden.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE:

1 . Gammakorrek tür schaltung für ein Videosignal

mit einer linearen und einer nicht-linearen Verstärkerschaltung und mit mindestens einer Schwarzpegelklenimschal— tung, wobei Verstärkerausgänge mit Eingängen einer Signalkombiriierschaltung verbunden sind, die mit einem Ausgang zum Führen des gammakorrigierten Signals versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der linearen uiid nicht-linearen Verstärkerschaltungen (25, 26 bzw. 12, 13» 1'l) mit Eingängen einer Signal vergleichsschaltung {h2~ k6) gekoppelt sind zum während der Horizontal-Austastzeiten (TB) Vergleichen der Amplitude eines impulsförmigen Signals in den Verstärkerausgangssignalen, vobei der Ausgang der Signalvergleichsschaltung (k2-h6) mit dem Eingang der nicht-linearen Verstärkerschaltung (12, 13» 1*0

'^J gekoppelt ist.

2. Gammakorrekturschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axis gang der linearen Verstärkerschaltung (251 26) mit einem Eingang einer ersten Schwarzpegelklemmschaltung (32-30) gekoppelt ist, deren

²^ Ausgang mit Eingängen der linearen und der nicht-linearen Vers tärkerschal tung (25 , 2.6 bzw. I 2 , 13, 1^) gekoppel t ist,

3. Gainrnakorrekturschaltung naiüi Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Eingänge der linearen und nichtlinearen Verstärkerschaltung (25, 2.6 bzw. 12, 13, \h) mit

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dem Ausgang eines Eingangsverstärkers (9) verbunden sind, von dem ein Eingang mit dem Ausgang der ersten Schwarzpegelklemmschaltung (32-38) verbunden ist und wobei ein anderer Eingang zum Zuführen des Videosignals (VS) und des während der Horizontal-Austastzeiten mit einer bestimmten Amplitude vorhandenen impulsförmigen Signals (WS) vorgesehen ist.

k. Gammakorrekturschaltung nach Anspruch 1, 2

oder 3i dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der nichtlinearen Verstärkerschaltung (12, 13» 1*0- über einen Nachverstärker (16) mit Eingängen der Signalvergleichsschaltung (h2-h6) und der Signalkornbinier schal tung (39» ^O ) verbunden ist, wobei der Nachverstärkerausgang mit einem Eingang einer zweiten Schwarzpegelklemmschaltung (19-23) verbunden ist, deren Ausgang mit einem Eingang des Nachverstärkers (16) verbunden ist.

5. Garamakorrektursclialtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalvergleichsschaltung (k2-h6) mit einem Differenzverstärker (42) ausgebildet ist, dessen Eingänge mit den Ausgängen der linearen und der nicht-linearen Verstärkerschaltungen (25, 26 bzw. 12, 13» 1'+) gekoppelt sind, mit einem an den Differenzverstärkerausgang angeschlossenen Schalttransistor (^3)> dem für Ein- und Ausschaltzwecke ein horizontalfrequentes Impulsschaltsignal (WS) zugeführt wird mit einem Einschaltimpuls, der mit derselben bzw. einer kürzeren Dauer innerhalb der Impulsdauer des genannten impulsförmigen Signals in den Verstärkerausgangssignalen auftritt und mit einem dem Schalttransistor (O) nachgeschalteten Pufferverstärker (hk, h%) , dessen Ausgang mit einem Eingang der nicht-linearen Verstärkerschaltung (12, 13) 1*0 gekoppelt ist.

6. Fernsehkamera mit einer Gammakorrekturschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche. 35

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