DE3017909A1 - Schaltungsanordnung zur nichtlinearen behandlung von videosignalen - Google Patents

Description

RCA 73 994- Ks/Ki

U.S. Serial No: 038,015

Filed: May 11, 1979

ECA Corporation
New York, N.Y., V.St.v.A.

Schaltungsanordnung zur nichtlinearen Behandlung von Videosignalen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine in ihrer Verstärkung steuerbare Signalbehandlungsschaltung mit einer nichtlinearen Amplituden-Übertragungscharakteristik, die mehrere Bereiche veränderbarer Verstärkung sowie einen Bereich fester, von der Verstärkungssteuerung unabhängiger Verstärkung hat. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltung dieser Gattung, die sich dazu eignet, kleine, mittelstarke und große Amplitudenauslenkungen eines für Vertikaldetailinformationen charakteristischen Bestandteils eines Videosignals selektiv zu behandeln.

Bei einem Farbfernsehsystem wie etwa dem in den Vereinigten Staaten entwickelten System sind die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten eines Farbfernsehsignal innerhalb des Videofrequenzspektrums in Frequenzverkämmung miteinander verschachtelt, wobei

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die Leuchtdichtekomponenten bei ganzzahligen Vielfachen der Zeilen- oder Horizontalablenkfrequenz und die Farbartkomponenten "bei ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz liegen. Zum Trennen der frequenzverkämmten Leuchtdichte- und Farbartkomponenten des Videosignals sind verschiedene Kammfilter bekannt, z.B. aus den US-Patentschriften 4 143 397 und' 4 096 516 sowie den darin genannten Druckschriften.

Ein kammgefiltertes Leuchtdichtesignal, das am Leuchtdichteausgang des Eammfilters erscheint, hat eine "Kämmung" über sein gesamtes Band erfahren. Die Kämmung über den höherfrequenten Teil des Bandes, der im Fernsehsignal von Farbartkomponenten mitbelegt ist, hat die gewünschte Wirkung der Herausfilterung der Farbartkomponenten. Die Erstreckung dieser Kämmung in den niedrigfrequenten Teil des Bandes, der im Fernsehsignal von den Farbartkomponenten nicht mitbelegt ist, ist jedoch zu der gewünschten Herausfilterung von Farbartkomponenten eigentlich nicht notwendig und bringt nur eine unnötige Auslöschung von Leuchtdichtekomponenten mit sich. Bei den Komponenten, die am unteren Ende dieses nicht gemeinsamen Bandes auf solche Weise ausgelöscht werden, handelt es sich um Komponenten der für vertikale Bilddetails charakteristischen Leuchtdichteinformation. Solche "Vertikaldetailinformationen" sollten aber bewahrt werden, damit die vertikale Auflösung des Leuchtdichteinhalts eines wiedergegebenen Bildes nicht leidet.

Eine Anordnung zur Bewahrung der Vertikaldetailinformation enthält ein Tiefpaßfilter, das mit demjenigen Ausgang des Kammfilters gekoppelt ist, an dem die "gekämmte" Farbartkomponente erscheint. Die obere Grenzfrequenz dieses Filters liegt unterhalb des von der Farbartkomponente belegten Bandes (z.B. gerade unterhalb 2MHz). Das Tiefpaßfilter koppelt vom Farbartausgang des Kammfilters selektiv unterhalb des Farbartbandes liegende Signale auf eine Vereinigungsschaltung, worin diese Signale mit den kammgefilterten Leuchtdichte-Ausgangssignalen des Kammfilters summiert werden. Das kombinierte Signal enthält einen

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"gekämmten" hochfrequenten Teil (der ein Frequenzband oberhalb der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters belegt), aus dem Farbartkomponenten entfernt worden sind, und einen ungekämmten (d.h. glatten oder "flachen") niedrigfrequenten Teil, in dem alle Leuchtdichtesignalkomponenten bewahrt geblieben sind.

Manchmal ist es wünschenswert, die Vertikaldetailinformation eines wiedergegebenen Bildes zusätzlich hervorzuheben, indem man dem Leuchtdichtesignal einen größeren Betrag des Vertikaldetailsignals zurückgibt, als zur Wiederherstellung der ursprünglichen Form (d.h. einer "flachen" Amplitudencharakteristik) des Leuchtdichtesignals erforderlich ist. Dieses zusätzliche Vertikaldetailsignal dient dann dazu, die Vertikaldetailinformation hervorzuheben, so daß die Auflösung von Bildeinzelheiten besser wird. Bei Leuchtdichtesignalen niedrigen Pegels kann jedoch eine solche Hervorhebung zu störenden sichtbaren Effekten führen, wenn Stör- oder Rauschsignale vorhanden sind und in unerwünschter Weise gemeinsam mit der Vertikaldetailinformation des Leuchtdichtesignals hervorgehoben werden.

Außerdem macht sich im besagten Fall auch eine eventuell im Videosignal enthaltene ALSÜV-Störung stärker als sonst bemerkbar. Das ALSUV-Phänomen ("Alternate Line Set-Üp Variation") ist eine bei niedrigem Signalpegel auftretende Störung, die sich darin äußert, daß der Schwarzwert des Videosignals von Zeile zu Zeile schwankt, und die z.B. durch Falschtrimmung signalverarbeitender Systeme im Rundfunksender verursacht sein kann. Die ALSUV-Störung ist besonders bei schwachen Videosignalen von etwa fünf Prozent der maximal zu erwartenden Videosignalamplitude bemerkbar und führt zu störenden sichtbaren Effekten in einem wiedergegebenen Bild, die im Falle der beschriebenen Hervorhebung von Vertikaldetails in unerwünschter Weise verstärkt werden.

Eine Methode zur Verminderung der nachteiligen Effekte von Stör- oder Rauschsignalen und anderen unerwünschten Komponenten eines Videosignals ist das als sogenannte Signal-"Entker-

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nung" bekannte Verfahren, bei dem Signalauslenkungen geringer Amplitude (einschließlich der Bauschkoraponenten) entfernt werden, wie es z.B. in der US-Patentschrift 3 715 4-77 beschrieben ist.

In einer zeitlich gleichrangigen Patentanmeldung (Vertreteraktenzeichen: RCA 72 4-64-, Priorität der US-Patentanmeldung.Hr.

038.202 vom 11.5*1979) ist ein Weg beschrieben, wie man das Vertikaldetailsignal entkernen kann, ohne die Vertikaldetailinformation zu beeinträchtigen (d.h. zu "verschmieren")» und zwar insbesondere was den Pegel der in das Leuchtdichtesignal wieder einzusetzenden Detailinformation anbetrifft. Die dort beschriebene Anordnung kann auch in vorteilhafter Weise die Vertikaldetailinformation besonders hervorheben, ohne gleichzeitig Störsignalkomponenten wie Häuschen und ALSUV-Störungen merklich zu verstärken.

In einer zeitlich gleichrangigen Patentanmeldung (Vertreteraktenzeichen: ECA 72 659, Priorität der US-Patentanmeldung Nr.

038.203 vom 11.5.1979) ist eine Anordnung beschrieben, worin Vertikaldetailsignale hoher Amplitude "gestutzt" (d.h. in ihrer relativen Amplitude vermindert oder gedämpft) werden, um ein "Überstrahlen" der Bildröhre zu verhindern, das Detailinformationen verzerren oder überdecken könnte. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es bei dieser !Technik zweckmäßig sei, das Maß der Anhebung und der Verminderung von Signalen steuern zu können, ohne das wiederherzustellende Signal zu beeinträchtigen. Demnach ist es also wünschenswert, eine Signalbehandlungsschaltung zu schaffen, worin Signale kleiner Amplitude wie z.B. die wiederherzustellenden Signale mit einem gegebenen festen Verstärkungsfaktor übertragen werden, während Signale mäßiger (d.h. mittelstarker) Amplitude, die angehoben werden sollen, und Signale hoher Amplitude, die "gestutzt" werden sollen, in steuerbarer Weise verstärkt werden, ohne durch diese Steuerung die feste Verstärkung für Signalauslenkungen kleiner Amplitude zu ändern.

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Eine erfindungsgeraäße Schaltungsanordnung zum Behandeln eines "Videosignals enthält ein erstes Netzwerk zur linearen ■Übertragung des Signals mit einem ersten Verstärkungsfaktor und ein zweites Netzwerk zum linearen Übertragen des Signals mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, der größer als Null ist. Ferner ist ein drittes Netzwerk mit einer nichtlinearen Übertragungskennlinie vorgesehen, um kleine Amplitudenauslenkungen des Signals in einem dritten Bereich mit einem dritten Verstärkungsfaktor zu übertragen, der größer als Null ist, und um mäßige Amplitudenauslenkungen des Signals in einem zweiten Bereich mit einem vierten Verstärkungsfaktor zu übertragen, der größer ist als der dritte Verstärkungsfaktor. Eine Vereinigungsschaltung kombiniert die Ausgangssignale des zweiten und des dritten Übertragungsnetzwerks in einer solchen Weise, daß kleine Amplitudenauslenkungen des Signals im wesentlichen ausgelöscht werden. Das von dieser Vereinigungsschaltung gelieferte Signal wird dann mit den Signalen aus dem ersten Übertragungsnetzwerk summiert.

In besonderer Ausführungsform der Erfindung überträgt das dritte Übertragungsnetzwerk außerdem große Amplitudenauslenkungen des Signals mit einem Verstärkungsfaktor, der niedriger als der dritte Verstärkungsfaktor ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Hittel vorgesehen sind, um die Beträge der Amplitudenauslenkungen des Ausgangssignals der Vereinigungsschaltung zu ändern, ohne die Übertragungscharakteristik für kleine Signalamplituden zu ändern.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem Farbfernsehempfänger oder einer ähnlichen Einrichtung verwendet, um Signale, die charakteristisch für vertikale Bilddetails sind, in einer nichtlinearen Weise so zu übertragen, daß sich jeweils besondere Verstärkungsfaktoren für vorgeschriebene Amplitudenbereiche dieser Vertikaldetailsignale ergeben.

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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt als Blockschaltbild einen Teil eines Farbfernsehempfängers, der eine in ihrer Verstärkung steuerbare nichtlineare Signalbehandlungsschaltung gemäß der Erfindung enthält;

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Signalbehandlungsschaltung ;

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eines Teils der in Figur 2 dargestellten Signalbehandlungsschaltung;

Figuren 4· bis 7 zeigen Amplituden-Übertragungskennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung.

Gemäß Figur 1 liefert eine Quelle 10 eines Farbfernseh-Signalgemischs, das Leuchtdichte- und Farbartkomponenten enthält, Videosignale an einen Eingang eines Kammfilters 15 bekannter Ausbildung, das z.B. aus ladungsgekoppelten Elementen aufgebaut sein kann (CCD-Schaltung), wie es in der US-Patentschrift 4 096 516 beschrieben ist. Die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten sind innerhalb des Videosignalspektrums in Frequenzverkämmung miteinander verschachtelt. Das Leuchtdichtesignal hat eine relativ große Bandbreite (von Hull bis etwa 4- MEz). Der höherfrequente Teil dieses Bandes wird gleichzeitig auch von den Komponenten des Farbartsignals belegt, das aus einem Hilfsträger von 3»58 WEz besteht, dem die Farbinformation als Amplituden- und Phasenmodulation aufgeprägt ist. Der die Kammfilterung des Leuchtdichtesignals betreffende Frequenzgang der Amplitude des Kammfilters 15 (Leuchtdichte-Filterkennlinie) hat Maxima bei ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz (ungefähr 15734- Hz), und zwar ab der Gleichstrom- oder Null frequenz, und Nullstellen (Amplitudenminima) bei ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz, einschließlich bei der Farbhilfsträgerfrequenz 3,58 MHz. Der die Kammfilterung des Farbartsignals betreffende Frequenzgang der Amplitude des Kammfilters 15 (Farbart-Filterkennlinie) hat Maxima bei ungeradzahli-

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gen Vielfachen der halten Zeilenfrequenz (einschließlich "bei der Frequenz 3,58 MHz) und Nullstellen bei ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz.

Das am Leuchtdichteausgang des Kammfilters 15 erscheinende "gekämmte" Leuchtdichtesignal (Y) wird über ein Tiefpaßfilter 22 auf einen ersten Eingang einer Signalvereinigungsschaltung 30 gekoppelt. Das Filter 22 läßt alle Leuchtdichtesignalkomponenten unterhalb einer Grenzfrequenz von ungefähr 4 MHz durch und dient zur Ausfilterung von Rausch- und Taktfrequenzkomponenten, die durch die Schaltsignale beim Schaltbetrieb des Eammfilters 15 entstehen, falls es sich um ein Kammfilter in CCD-Schaltung handelt.

Das am Farbartausgang des Kammfilters 15 erscheinende "gekämmte" Farbartsignal (C) gelangt zu einer Farbartsignal-Verarbeit.ungs einheit 64 zur Erzeugung von Farbdifferenz signal en E-Y, B-Y und G-Y, und zu einem Eingang eines Vertikaldetail-Tiefpaßfilters 35. Die Einheit 64 enthält ein Filter das nur diejenigen Signalfrequenzen vom Kammfilter 15 durchläßt, die das Frequenzband des Farbartsignals belegen. Das Filter 35 hat eine Grenzfrequenz von ungefähr 1,8 MHz und läßt selektiv die unterhalb dieser Grenzfrequenz liegenden Signalfrequenzen durch, welche im gekämmten Farbartsignal vom betreffenden Ausgang des Kammfilters 15 enthalten sind. Signalfrequenzen in diesem Bereich stellen die Leuchtdichteinformation für Vertikaldetails dar, die im gekämmten Leuchtdichtesignal fehlen und diesem Signal wieder zugegeben werden müssen, um einen Verlust an Vertikalauflösung im Leuchtdichteinhalt eines wiedergegebenen Bildes zu vermeiden, -^iese Wiederherstellung von Vertikaldetailinformation sowie die gesteuerte Anhebung und die gesteuerte Abschwächung bestimmter Vertikaldetailxnformationen werden in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführt.

Die am Ausgang des Filters 35 erscheinenden Vertikaldetailsignale sind einer linearen Übertragungskennlinie unterworfen und

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werden über einen ein Tiefpaßfilter 42 enthaltenden Signalweg an einen zweiten Eingang der Vereinigungsschaltung 30 übertragen. Die lineare Amplituden-Übertragungseharakteristik für diese Signale hat für positive (+) und negative (-) Signalpolaritäten die in Figur 4 -dargestellte Form. Das Tiefpaßfilter 42 hat eine Grenzfrequenz von ungefähr 2 MHz. Die vom Filter 35 gelieferten Vertikaldetailsignale werden außerdem einer nichtlinearen Behandlungsschaltung 50 zugeführt, welche drei vorbestimmte Amplitudenbereiche dieses Signals mit verschiedenen Verstärkungsfaktoren verstärkt. Die von der Schaltung 50 behandelten Signale werden auf einen dritten Eingang der Vereinigungsschaltung 30 gegeben, worin sie mit den über das Filter 42 gekoppelten Signalen und dem gekämmten Leuchtdichtesignal kombiniert werden.

Das Ausgangssignal der Vereinigungsschaltung 30 ist eine neu. aufgebaute Form des Leuchtdichtesignals, worin die Vertikaldetailinformation teils wiederhergestellt, teils in steuerbarer Weise angehoben und teils in steuerbarer Weise abgeschwächt worden ist, wie es in Verbindung mit den Figuren 2 und 7 noch erläutert wird. Das neu aufgebaute Leuchtdichtesignal wird anschließend auf eine Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinheit 32 gekoppelt. Von der Einheit 32 gelangt ein verstärktes Leuchtdichtesignal Y zu einer Matrix, worin es mit den von der Farbartsignal-Verarbeitungseinheit 64 kommenden Farbdifferenzsignalen kombiniert wird, um farbcharakteristische Ausgangssignale E, B und G zu liefern. Diese Signale werden dann in geeigneter Weise an Intensitätssteuerelektroden einer Farbbildröhre 70 gelegt.

Die Figur 2 zeigt Schaltungseinzelheiten des in Figur 1 als Blockschaltbild dargestellten Netzwerks, welches zwischen dem Ausgang des Vertikaldetail-Filters 35 und dem Eingang der Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinheit 32 liegt.

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Vom Ausgang des Filters 35 werden "lineare" Detailsignale als Eingangssignale zur Schaltungsanordnung nach Figur 2 gegeben, wo sie über ein Filter 42, das Widerstände 43 und 44 und ei= nen Kondensator 45 in der dargestellten Anordnung enthält, zu einem Summierungspunkt am Emitter eines in Basisschaltung angeordneten Summierungstransistors 170 gekoppelt werden„ Diese Signale werden in linearer Weise übertragen, und zwar mit einer Aiüplituden-Übertragungskennlinie "A", wie sie in Figur 4 gezeigt ist ο

Die vom Filter 35 kommenden Detailsignale werden ferner über eine nichtlineare Signalbehandlungsschaltung 151 übertragen, die eine nichtlineare Amplituden-Übertragungscharakteristik hat ο Einzelheiten der Signalbehandlungsschaltung 151 sind in Figur 3 dargestellt und ausführlich in einer zeitlich gleichrangigen Patentanmeldung (Vertreteraktenzeichen: RCA 73 993, Priorität der US-Anmeldung Nr₀ 038,100 vom 11o5»1979) beschriebene In der Schaltung nach Figur 3 werden Eingangssignale (S.), die vom Vertikaldetail-Filter 35 kommen, auf den Basiseingang eines Transistorverstärkers gekoppelt, der einen Transistor und ein zugehöriges Rückkopplungsnetzwerk 80 enthält» Es reicht hier die Feststellung, daß die Signalbehandlungsschaltung 151 eine zusammengesetzte nichtlineare Amplituden-Übertragungskennlinie B hat, wie sie in Figur 5 dargestellt ist, um Signale, deren Amplituden in drei unterschiedlichen Bereichen I₉ II und III liegen, jeweils in unterschiedlichem Maß zu verstärken, und zwar sowohl positive (+) als auch negative (-) Signalpolari= tätenο Das von der Schaltung 151 behandelte Vertikaldetailsignal (Sq) wird von einem Ausgang der Schaltung 151 über einen Koppelkondensator 140 wechselstrommäßig weitergekoppelt. Die wiederherzustellenden Detailsignale kleiner Amplitude im Bereich I werden von der Schaltung 151 wit einem gegebenen festen Verstärkungsfaktor von ungefähr 2 übertragen. Geringe Amplitudenauslenkungen von Detailsignalen mäßiger Amplitude werden ebenfalls mit dem festen Verstärkungsfaktor verstärkt, während die Spitzenamplitudenauslenkungen der Signale mäßiger Amplitude

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im Bereich II mit einem Verstärkungsfaktor von ungefähr 3 verstärkt werden. Die Spitzenamplitudenauslenkungen von Signalen hoher Amplitude, die zu stutzen oder abzuschwächen (d.h. in ihrer Amplitude relativ zu vermindern) sind, werden im Bereich III mit einer Verstärkung übertragen, die geringer als der gegebene feste Verstärkungsfaktor ist. Kleine Amplitudenauslenkungen der Signale hoher Amplitude werden mit dem gegebenen festen Verstärkungsfaktor übertragen, und mäßige Amplitudenauslenkungen werden so verstärkt, wie es vorstehend für den Bereich II beschrieben wurde.

Die nichtlinear behandelten Signale von der Schaltung 151 werden über einen Summierungswiderstand 142 auf den Basiseingang eines Transistors 14-8 gekoppelt, wo sie mit D et ail signal en kombiniert werden, die vom Ausgang des Vertikaldetail-Filters 35 (Figur 1) über einen Summierungswider stand 155 herangeführt werden. Die über den Widerstand 155 gekoppelten Signale haben ebenfalls eine Übertragung gemäß einer linearen Amplituden-Übertragungskennlinie der in Figur 4 dargestellten Form erfahren. Der Transistor 148 arbeitet als invertierender rückgekoppelter Summierungsverstärker, und seine Basiselektrode stellt einen Summierungspunkt an "virtueller Masse" dar.

Für Ausgangssignale, die am Kollektor des Transistors 148 erscheinen, ergibt sich eine nichtlineare Ampliimden-Übertragungscharakteristik C, wie sie mit der Kennlinie in Figur 6 dargestellt ist. Die Eigenarten der Übertragungskennlinie C und der Pegel der am Kollektor des Transistors 148 erscheinenden Signale werden bestimmt durch das Verhältnis des Wertes des Widerstandes 144 zum Wert des Widerstandes 142 und durch das Verhältnis des Wertes des Widerstandes 144 zum Wert des Widerstandes 155· Das Verhältnis des Wertes des Widerstandes 142 zum Wert des Widerstandes 155 ist so gewählt, daß kleine Amplitudenaus lenkung en der von der Schaltung 151 kommenden Signale nach Behandlung im Bereich I der Übertragungskennlinie B (Figur 5) sich mit kleinen Amplitudenauslenkungen der linear über

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den Widerstand 155 übertragenen Signale im wesentlichen aus·= löschen, wenn die über die Widerstände 142 und 155 gekoppelten Signale im Transistor 148 miteinander kombiniert werden« Dcüo, die lineare Steigung im Bereich I der Kennlinie B und die lineare Steigung der Kennlinie A für über den Widerstand 155 gekoppelte Signale heben sich im Bereich I gegenseitig auf, so daß am Kollektor des Transistors 148 die nichtlineare Übertragungskennlinie C (Figur 6) gilt«

Ein Widerstand 156 dient in Verbindung mit den Widerständen 144 und 155 zum Vorspannen des Kollektors des Transistors 148_o Ein Kondensator 146 bildet zusammen mit dem Widerstand 144 ein Tiefpaßfilter 152 mit einer Grenzfrequenz von ungefähr 1,8 MHz ο Das Filter 152 dient zur Verbesserung der Bildauflösung, insbesondere was Effekte betrifft, die als sichtbare Störungen entlang dem Rand eines wiedergegebenen diagonalen Bildmusters erscheinen können, wie es ausführlicher in einer zeitlich gleichrangigen Patentanmeldung (Vertreteraktenzeichen ECA 73 432, Priorität der US-Anmeldung Nr₀ 038,204 vom 11_O5„ 1979) beschrieben ist.

Das am Kollektor des Transistors 148 entwickelte Detailsignal wird wechselstrommäßig über einen Kondensator 160 und einen veränderbaren Verstärkungseinstellwiderstand 165 auf den Emitter des Transistors 170 gekoppelt, wo das vom Netzwerk 50 kommende nichtlinear behandelte Detailsignal mit dem linear übertragenen über das Filter 42 kommenden Signal und mit dem gekämmten Leuchtdichte=Ausgangssignal des Filters 15 (Figur 1) summiert wirdo Am Kollektorausgang des Transistors 17O erscheint ein die Vertikaldetailinformation enthaltendes wiederaufgebautes Leuchtdichtesignal, welches der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 32 zugeführt wird (Figur 1)_O

Für die das Vertikaldetailsignal bildende Komponente des am Kollektor des Transistors 17O entwickelten Signals gilt eine veränderbare Amplituden-Übertragungskennlinie D, deren ver-

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schiedene Formen in Figur 7 gezeigt sind. Die Darstellung in Figur 7 gibt mehrere Übertragungskennlinie a^ bis a^, sowohl für positive (+) als auch für negative (-) Signalpolaritäten wieder, die je nach der Einstellung des in Figur 2 dargestellten veränderbaren Widerstandes 165 wirksam sind. Bei jeder der übertragungskennlinien wird im Bereich I für kleine Amplitudenauslenkungen die gleiche vorgeschriebene feste Signalverstärkung erzeugt, die im folgenden als Wiederherstellungs-Verstärkung bezeichnet wird. Mäßige und große Amplitudenauslenkungen jedoch, die in die Bereich II und III fallen, erfahren veränderbare Verstärkungen, ohne daß durch die entsprechenden Änderungen die feste Verstärkung im Bereich I geändert wird.

Die im Bereich I wirksame Wiederherstellungs-Verstärkung für Signale niedrigen Pegels (z.B.« für Signalamplituden von etwa fünf Prozent der maximal zu erwartenden Amplitude) ist so bemessen, daß Detailsignale niedrigen Pegels gemeinsam mit Rausch- und anderen unerwünschten Komponenten ohne Steigerung oder Anhebung im Bereich I behandelt werden. Die Spitzenamplituden von Vertikaldetailsignalen mäßiger Amplitude (z.B. Signalamplituden zwischen fünf Prozent und vierzig Prozent der maximal zu erwartenden Amplitude) werden innerhalb des "Steigerungs"-Bereichs II in steuerbarer Weise behandeltι um die Hervorhebung der Vertikaldetailinformation und der Bildauflösung in diesem Bereich steuern zu können. Die Spitzenamplituden von Vertikaldetailsignalen relativ-hoher Amplitude (z.B. zwischen vierzig Prozent und dem vollen Wert der maximal zu erwartenden Amplitude), die kontraststarken Bildern wie z.B. Schriftbildern entsprechen, werden innerhalb des Bereichs III im steuerbarer Weise behandelt, um die großen Amplitudenauslenkungen je nach Wunsch oder Notwendigkeit dämpfen oder abschwächen zu können. Die großen Amplitudenauslenkungen können nämlich so weit gehen, daß ein überstarker Kontrast und ein "■überstrahlen" der Bildröhre zu befürchten ist, was Bilddetails verzerren oder überdecken könnte.

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Es sei erwähnt, daß im Bereich I die Vertikaldetailinformation niedrigen Pegels so stark wiederhergestellt wird, wie es notwendig ist, um die normale, schwachen Pegeln entsprechende Vertikalauflösung im Leuchtdichteinhalt eines wiedergegebenen Bildes zu "bewahren· Der Betrag der Wiederherstellungs-Verstärkung im Bereich I entspricht vorzugsweise derjenigen Signalverstärkung, die in einem gegebenen System notwendig ist, um kleine Amplitudenauslenkungen der Vertikaldetailkomponente derart stark im Leuchtdichtesignal wiederherzustellen, daß das am Ende wieder aufgebaute Leuchtdichtesignal einen im wesentlichen "flachen" Frequenzgang der Amplitude bekommt, was Detailsignale geringer Amplitude anbetrifft. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Betrag der Wiederherstellungs-Verstärkung eine Funktion verschiedener Faktoren ist, z.B. der Signalübertragungscharakteristika von Netzwerken, die zwischen die Ausgänge des Kammfilters 15 und die das am Ende wieder aufgebaute Leuchtdichtesignal verarbeitende Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinheit 32 gekoppelt sind. Als weiterer Faktor gehen z.B. auch die relativen Beträge der an den Ausgängen des Kammfilters 15 erscheinenden Signale ein.

Bei der Wahl der Wiederherstellungs-Verstärkung, die vom Bereich I der Amplituden-Übertragungskennlinie bewirkt wird, ist aueb zu berücksichtigen, welche Ergebnisse in einem gegebenen Videosignal-Verarbeitungssystem akzeptierbar sind. Wenn z.B. die Wiederherstellungs-Verstärkung zu hoch ist, dann besteht die Wahrscheinlichkeit, daß ALSUV-Störungen bei niedrigem.Pegel sichtbar werden. Falls die Wiederherstellungs-Verstärkung zu niedrig ist, dann ergeben sich im Vertikaldetailsignal im Frequenzbereich unterhalb 2 MHz merkliche Kammfiltereffekte (d.h. Signalmaxima und Nullstellen bei verschiedenen Frequenzen), die zur Folge haben, daß die Vertikaldetailinformation niedrigen Pegels vermindert wird. Die Steigung der Amplituden-Übertragungskennlinie im Bereich I entspricht also demjenigen Maß der SignaiverStärkung, das notwendig ist, um einen gewünschten Frequenzgang (d.h. einen flachen Leuchtdichte-Frequenzgang) ohne Einführung unannehmbarer Nebeneffekte zu erhalten. Die Cha-

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räkfeeristik der Signalamplitude für den Bereieh I steht vorzugsweise in einer festen Beziehung zur Charakteristik des Signalweges, der das gekämmte Leuchtdichtesignal (Y) vom Ausgang des Kammfilters 15 überträgt.

Beim hier beschriebenen Beispiel werden die Spitzenamplitudenauslenkungen von Signalen mäßiger Amplitude im Bereich II in steuerbarer Weise verstärkt, und zwar zwischen einer maximalen Signalverstärkung von ungefähr 3 und einer minimalen Signalverstärkung von ungefähr 2, die im vorliegenden EaIl dem Betrag der ViederherStellungs-Verstärkung entspricht. Signale geringer Amplitude jedoch, einschließlich der kleinen Amplitudenausschläge von Signalen mäßiger Amplitude, werden mit der Wiederherstellungs-Verstärkung übertragen (d.h. sie erfahren keine Anbetung). Somit wird eine Anhebung oder Steigerung unerwünschter Signalkomponenten niedrigen Pegels einschließlich der Rauschkomponenten und ALSUV-Störungen im wesentlichen verhindert oder auf ein annehmbares Minimum reduziert, und das "Verschmieren" der Vertikaldetailinformation niedrigen Pegels wird vermieden.

Die Übertragungskennlinie a^ wird bei der einen Extremeinstellung des veränderbaren Widerstandes 165 erzeugt und entspricht einem Zustand, bei welchem mäßigen Amplitudenauslenkungen im Bereich II ein maximales Maß an Verstärkung oder Anhebung mitgeteilt wird und wobei die großen Amplitudenauslenkungen im Bereich III ein maximales Maß an Dämpfung oder Abschwächung erfahren. Bei dieser Übertragungskennlinie erfahren die im Bereich II behandelten Signale eine maximale Signalverstärkung von ungefähr 3, während die im Bereich III behandelten Signale eine Verstärkung erfahren, die geringer als die Wiederherstellungs-Verstärkung ist.

Wenn der Widerstand 165 zu seiner anderen Extremstellung hin verstellt wird, dann ändern sich die Signalverstärkungen, die den in den Bereichen II und III behandelten Signalen mitgeteilt werden, kontinuierlich und zueinander komplementär für

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"beide Signalpolaritäten. Der feste Betrag der Wiederherstellungs-VerStärkung, welche die im Bereich I behandelten kleinen Amplitudenauslenkungen erfahren, ändert sich nicht, wenn die Verstärkungen der Bereich II und III verstellt werden.

Die Übertragungskennlinie a₂ wird bei einer mittleren Einstellung des veränderbaren Widerstandes 165 erhalten und entspricht einem Zustand, bei dem Spitzenamplitudenausschläge von Signalen mäßiger Amplitude im Bereich II weniger stark als im Falle der Kennlinie a,, verstärkt werden<, Gleichzeitig werden Spitzenamplitudenausschläge von Signalen hoher Amplitude, die im Bereich III behandelt werden, mit einer höheren Verstärkung als im Falle der Kennlinie a^, verstärkte Die für die Bereiche II und III geltenden Signalverstärkungen ändern sich also in einer komplementären Weise, wenn der Widerstand 165 verstellt wirdo Ähnliche Betrachtungen gelten für die mittlere Übertragungskennlinie a,«

Die Übertragungskennlinie a^ wird erhalten, wenn der veränderbare Widerstand 165 die andere Extremstellung hat. Die Kennlinie a^ entspricht einem Zustand, bei dem die im Bereich II behandelten Signale ein minimales Maß an Verstärkung erfahren und bei dem die im Bereich III behandelten Signale ein minimales Maß an Dämpfung oder Abschwächung erfahren. Beim vorliegenden Beispiel sind diese sich bei der Kennlinie a^ ergebenden Minimalmaße für die Bereiche II und III durch die Steigung des für die Wiederherstellungs-Verstärkung geltenden Kennlinien-Abschnitts im Bereich I begrenzt. Somit ist die Signalverstärkung, welche die in den Bereichen II und III behandelten Signale erfahren, gleich der im Bereich I wirksamen Wiederherstellungs-Verstärkung, d.h. die Wiederherstellungs-Verstärkung entspricht der mindestmöglichen Verstärkung im Bereich II und der größtmöglichen Verstärkung im Bereich III. Ein Knickpunkt P, der die Grenze zwischen den Bereichen II und III definiert, folgt im Verlauf einer Verstärkungssteuerung einem vertikalen Weg.

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Die beschriebene Signalbehandlungseinrichtung erlaubt es, Vertikaldetailsignale mäßiger und hoher Amplitude zu steuern, ohne daß dadurch die vorgeschriebene feste Verstärkung für die im Bereich I behandelten Signale niedrigen Pegels geändert wird. Die beschriebene Einrichtung erlaubt es auch, daß bei Verminderung der Verstärkung von Signalen mäßiger Amplitude im Anhebungs-Bereich II gleichzeitig die Verstärkung für Signale hoher Amplitude im Bereich III erhöht wird, so daß der Verlust an Detailinformation, welche durch die im Bereich III behandelten Signale hoher Amplitude dargestellt wird, möglichst gering bleibt.

Der veränderbare Widerstand 165 kann ein Element sein, das vom Benutzer des Fernsehempfängers verstellbar ist oder das bei der Herstellung oder bereits bei der Konstruktion so eingestellt oder dimensioniert wird, daß die nichtlineare ■Übertragungskennlinie für das Vertikaldetailsignal auf die Erfordernisse des jeweils verwendeten Systems zugeschnitten wird. Der Widerstand 165 kann auch durch irgendwelche anderen Elemente oder Netzwerke veränderbarer Impedanz ersetzt werden, z.B. durch ein Netzwerk, das einen Transistor als steuerbares Impedanzelement ent-* hält, welches auf eine geeignete Verstärkungssteuerspannung anspricht.

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Claims (5)

1. PATENT ANWÄLTE DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ ^ Π 1 7 Q Π Q

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER * ^ ' ' ν U S

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22
   POSTFACH 86 06 68

   D-8OOO MUENCHEN 86

   TELEFON 089/47 69 06 4768 19

   RCA 73 994- Ks/Ki _AB sept. I₉₈₀=

   U.S. Serial No: 038,015 TELEx₅₂₂₆₃₈

   Piled: May 11, 1979 telegramm

   ECA Corporation
   New York, N.Y., V.St.v.A.

   Schaltungsanordnung zur nichtlinearen Behandlung von Videosignalen

   Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Behandlung von Videosignalen, gekennzeichnet durch folgende Teile: eine erste Übertragungseinrichtung (42) zur linearen Übertragung der Signale mit einem ersten Verstärkungsfaktor, der größer als Null ist; eine zweite Übertragungseinrichtung (155) zum linearen Übertragen der Signale mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, der größer als Null ist; eine dritte Übertragungseinrichtung, die eine nichtlineare Übertragungskennlinie hat, um in einem ersten Bereich kleine Amplitudenauslenkungen des Signals mit einem dritten Verstärkungsfaktor zu über-

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   tragen, der größer als Hull ist, und um in einem zweiten Bereich mäßige Amplitudenauslenkungen des Signals mit einem vierten Verstärkungsfaktor zu übertragen, der größer als der dritte Verstärkungsfaktor ist; eine Einrichtung (148), welche die Ausgangssignale der zweiten und der dritten Übertragungsei ^richtung derart vereinigt, daß -kleine Amplitudenauslenkungen des Signals im wesentlichen ausgelöscht werden; eine Einrichtung (170) zur Summierung der von der ersten Übertragungseinrichtung und von der Vereinigungseinrichtung gelieferten Signale.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Übertragungseinrichtung (151) außerdem in einem dritten Bereich Amplitudenauslenkungen des Signals mit einem fünften Verstärkungsfaktor überträgt, der geringer als der dritte Verstärkungsfaktor ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (165) zum Indern des Betrags der von der Vereinigungseinrichtung (148) gelieferten Ausgangssignale.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (165) eine mit der Vereinigungseinrichtung (148) gekoppelte veränderbare Impedanz aufweist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem zwischen der Vereinigungseinrichtung (148) und der Summierungseinrichtung (170) liegenden Schaltungsweg eine veränderbare .Impedanz (165) gekoppelt ist, um die Beträge der mäßigen Amplitudenauslenkungen und der großen Amplitudenauslenkungen der Aus gangs signale der Vereinigungseinrichtung in zueinander komplementärer Weise zu ändern, so daß mäßige und gr,oße Amplitudenauslenkungen der von der Summierungseinrichtung kommenden Signale unter Ausschluß kleiner Amplitudenauslenkungen geändert werden.

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   6„ Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur Verarbeitung eines Videosignals, welches bildcharakteristische Leuchtdichte- und Farbartkomponenten enthält, die innerhalb eines Frequenzspektrums des Videosignals in Frequenzverkämmung verschachtelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kammfilter (15) vorgesehen ist, welches an einem ersten Ausgang ein gekämmtes Leuchtdichtesignal (Y) mit Amplitudenmaxima bei ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz und mit Amplitudenminima (Nullstellen) bei ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz liefert und welches an einem zweiten Ausgang ein gekämmtes Farbartsignal (C) mit Amplitudenmaxima bei ungeradzahligen Vielfachen der halben Zeilenfrequenz und mit Amplitudenminima bei ganzzahligen Vielfachen der Zeilenfrequenz liefert, wobei die am zweiten Ausgang des Kammfilters gelieferten Signale Signalfrequenzen enthalten, welche charakteristisch für vertikale Bilddetails darstellende Leuchtdichteinformationen sind, die in dem am ersten Ausgang des Kammfilters gelieferten gekämmten Leuchtdichtesignal fehlen; daß mit dem zweiten Ausgang des Kammfilters eine Einrichtung ( 35) gekoppelt ist, welche selektiv die besagten, für vertikale Bilddetails charakteristischen Signalfrequenzen als Vertikaldetailsignal durchläßt, und zwar unter Ausschluß von Signalen, die das Band der Farbartsignalfrequenzen belegen; daß die erste Übertragungseinrichtung (4-2) in linearer Weise das Vertikaldetailsignal mit einem ersten Verstärkungsfaktor überträgt, der größer als Null ist; daß die zweite Übertragungseinrichtung (155) in linearer Weise das Vertikaldetailsignal mit einem zweiten Verstärkungsfaktor überträgt, der großer als Full ist; daß die dritte Übertragungseinrichtung (151) in einem ersten Bereich liegende kleine Amplitudenauslenkungen des Vertikaldetailsignals mit einem dritten Verstärkungsfaktor überträgt, der größer als Null ist, und daß die dritte Übertragungseinrichtung in einem zweiten Bereich liegende mäßige Amplitudenauslenkungen des Vertikaldetailsignals mit einem vierten Verstärkungsfaktor überträgt, der größer als der dritte Verstär-

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   kungsfaktor ist; daß die Vereinigungseinrichtung (14-8) kleine Amplitudenauslenkungen des Vertikaldetailsignals im wesentlichen auslöscht; daß die Summierungseinrichtung (17o) die Leuchtdichtekomponente liefert; und daß eine Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinrichtung (32) vorgesehen ist, welche die Leuchtdichtekomponente von der Summierungseinrichtung empfängt.

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