DE3044546C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Videosignalverarbeitungs­ kreis entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere für einen Fernsehempfänger.

Wenn ein Videosignal auf die Kathode einer Kathoden­ strahlröhre zu deren Ansteuerung gegeben wird, wird der Bildschirm der Kathodenstrahlröhre beim Schwarzwert- bzw. Austastpegel V 1 des Videosignals am dunkelsten und bei dessen Weißpegel V 2 am hellsten, wie das Diagramm der Fig. 1 zeigt. Wenn der Abschneid- bzw. Schwarzpegel der Röhre gleich dem Austastpegel eines Videosignals gewählt und dessen Gleichspannungskomponenten vollständig wiedergewonnen wird, erscheinen Unterschiede der Schwarz­ abhebungspegel zwischen Stationen (Kanälen) als Unterschiede des Schwarzpegels. Wenn daher die Rundfunkwelle einer be­ stimmten Station, deren Schwarzabhebungspegel hoch ist, empfangen wird, erscheint Schwarz im wiedergegebenen Bild grau. Aus diesem Grund wird in der Praxis bei einem Fern­ sehempfänger der Gleichspannungsübertragungsfaktor auf 0,5-0,9 gesenkt, um Schwankungen des Schwarzpegels zu verringern, die durch Unterschiede des Schwarzabhebungs­ pegels entstehen. Durch diese Methode können jedoch Schwankungen des Schwarzabhebungspegels nicht ausreichend beseitigt werden.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann der Pegel eines Videosignals, der der Schwarzseite am nächsten und dieser näher als ein bestimmter Pegel in der Videoperiode ist, ermittelt werden, der dann als Schwarzpegel gewählt und als Abschneidpegel der Kathodenstrahlröhre eingestellt wird.

Die Annahme, daß der Pegel eines Videosignals in der Video­ periode, der der Schwarzseite am nächsten liegt, als schwarz gewählt wird, bedeutet eine Signalverarbeitung, bei der ein Pegel eines Videosignals in einer Horizontalperiode, der der Schwarzseite am nächsten liegt, wie die unter­ brochene Linie in Fig. 2A zeigt, ermittelt und der ermittelte Pegel auf den Schwarzpegel abgesenkt wird, wie Fig. 2B zeigt. Bei dieser Signalverarbeitung wird jedoch ein Videosignal, dessen mittlerer Bildpegel relativ hoch ist, wie Fig. 3A zeigt, und dessen Pegeländerung gering ist, in ein Videosignal umgewandelt, wie Fig. 3B zeigt, dessen Leuchtdichte gegenüber dem ursprünglichen Videosignal völlig verschieden ist. Man kann daher einen bestimmten Pegel (z. B. entsprechend 20% des mittleren Bildpegels) des Videosignals, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 3A angegeben ist, als Schwellwertpegel Vth wählen, einen Pegel des Videosignals, der mehr auf der schwarzen Seite liegt als der Schwellwertpegel Vth ermitteln, und nur den ermittelten Signalteil verarbeiten.

Selbst wenn das Signal in der obigen Weise verarbeitet wird, können Probleme auftreten. Eines dieser Probleme ist der Fall, bei dem der Schwarzabhebungspegel anormal hoch ist, wie die unterbrochene Linie in Fig. 3C zeigt, bzw. der schwärzeste Pegel des Videosignals im Vergleich zum Schwellwertpegel Vth nicht niedrig wird. In diesem Falle wird das wiedergegebene Bild allgemein weiß und hat demgemäß einen niedrigen Kontrast, so daß das wiederge­ gebene Bild durch Senken des Pegels, der der Schwarzseite am nächsten liegt, verbessert wird, um den Schwarzabhebungs­ pegel zu beseitigen. Ein weiteres Problem ist dann gegeben, wenn der mittlere Bildpegel eines Videosignals schwarzgrau mit etwa 10% und weniger Änderung ist, und ein pulsierendes Signal hohen Pegels im Videosignal enthalten ist, wie Fig. 3D zeigt. Wenn der Signalteil mit dem Pegel niedriger als der Schwell­ wertpegel Vth auf den Schwarzwertpegel gesenkt wird, wird nahezu das gesamte wiedergegebene Bild schwarz, und helle Informationen werden geringer, so daß der Fernseh­ empfänger fälschlicherweise als nicht funktionsfähig angesehen wird.

Ein Videosignalverarbeitungskreis entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist Gegenstand der äl­ teren deutschen Patentanmeldung P 30 31 185.4-31.

Durch die US-PS 39 47 631 ist ferner ein Videosig­ nalverarbeitungskreis bekannt, bei dem ein Schwarz­ pegel vom Spitzenschwarzpegel im Videoteil des empfangenen Signals und ein Weißpegel aus einer Kombination von Mittel- und Spitzenweißpegel im Videoteil des empfangenen Signals abgeleitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ver­ meidung der geschilderten Nachteile einen Video­ signalverarbeitungskreis entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 so auszubilden, daß der nied­ rigste Pegel eines Videosignales in einer Video­ periode der Schwarzseite näher ist als ein vorge­ gebener Pegel, wobei der niedrigste Pegel als schwarz gewählt und mit dem Schwarzabhebungspegel der Kathodenstrahlröhre in Übereinstimmung gebracht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kenn­ zeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 4-7 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Beispiels des Signalverarbeitungskreises der Erfindung,

Fig. 5A bis 5G Diagramme zur Erläuterung der Ar­ beitsweise der Schaltung der Fig. 4,

Fig. 6 ein Schaltbild eines praktischen Beispiels der Erfindung, und

Fig. 7 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels des verwendbaren Komparators.

Beim Beispiel der Fig. 4 wird ein Videosignal eines Videodemudulators (nicht gezeigt) über einen Eingang 1, einem Klemmkreis 2 zugeführt, der über einen Anschluß 3 auch einen Klemmimpuls erhält. Der Klemmkreis 2 gibt ein Videosignal S 1 ab, dessen Schwarzwertpegel durch den Klemmimpuls als bestimmter Pegel VO festgelegt wird, wie Fig. 5A zeigt. Das Videosignal S 1 wird einem Austast­ kreis 4 zugeführt, der auch einen Austastimpuls P 1 über einen Anschluß 5 erhält, wie Fig. 5B zeigt. Das Video­ signal S 1 wird somit vom Austastimpuls P 1 über einen Bereich ausgetastet, der etwas größer als die horizontale Austastperiode ist, und diese Austastperiode erhält z. B. das Potential O. Vom Austastkreis 4 erhält man somit ein Ausgangssignal S 2, das Fig. 5C zeigt. Das Ausgangssignal S 2 wird einem Spitzenwerthaltekreis (Niedrigstwerthalte­ kreis) 6 zugeführt, der dann ein Signal S 3 entsprechend dem Spitzenwert, der der Schwarzseite in der Videoperiode am nächsten liegt, wie Fig. 5D zeigt.

Der Ausgang des Spitzenwerthaltekreises 6 ist über eine Diode 7 in Durchlaßrichtung mit einem Spannungspunkt VO +Vth (Schwellwertpegel) verbunden. Wenn der Durchlaß­ spannungsabfall über der Diode 7 vernachlässigt wird und das Ausgangssignal S 3 niedriger als VO + Vth ist, wird die Diode 7 gesperrt und das Ausgangssignal S 3 entspricht dem Videosignal. Wenn das Ausgangssignal S 3 höher als VO + Vth ist, wird die Diode 7 geöffnet, und das Ausgangs­ signal S 3 hält den Pegel VO + Vth.

Das Videosignal S 1 des Klemmkreises 2 und das Ausgangs­ signal S 3 des Spitzenwerthaltekreises 6 werden auf einen Komparator 8 gegeben. Der Komparator 8 gibt eines der Signale S 1 und S 3 ab, das dem Weißpegel näher liegt als das andere, bzw. ein Signal S 4, das Fig. 5E zeigt. Das Signal S 4 wird einem Klemmkreis 9 zugeführt, der auch über einen Anschluß 10 einen Klemmimpuls P 2 erhält, den Fig. 5F zeigt, so daß der Klemmkreis 9 ein Videosignal S 5, dessen Austastperioden auf einem bestimmten Pegel liegen, wie Fig. 5G zeigt, an einen Ausgang 11 abgibt.

Der zuvor erwähnte Schwellwertpegel Vth wird in Abhängig­ keit vom Ausgangssignal eines Bildmittelwertdetektors 12 geändert. Der Detektor 12 ermittelt den Bildmittelwert eines Videosignals, das ihm über einen Anschluß 13 zu­ geführt wird, und steuert den Schwellwertpegel Vth derart, daß er hoch wird, wenn der Bildmittelwert des Videosignals hoch ist, jedoch niedrig wird, wenn dessen Bildmittelwert niedrig ist. Wenn der Schwellwertpegel VO des Videosignals zu 0% des Bildmittelwertes gewählt wird und der Bildmittel­ wert hoch ist, z. B. höher als 80%, beträgt der Pegel Vth etwa 35%, während, wenn der Bildmittelwert niedrig ist, z. B. niedriger als 20%, der Pegel Vth etwa 10% beträgt. Der Pegel Vth wird somit im Bereich von etwa 10-35% geändert.

Der Pegel des Videosignals, der der Schwarzseite näher liegt als der Schwellwertpegel, und der Schwarzseite am nächsten liegt, wird somit ermittelt, so daß der Nachteil, daß die Leuchtdichte des wiedergegebenen Bildes im Vergleich zu der des Originalsignals stark gesenkt wird, wie die Fig. 3A und 3B zeigen, vermieden werden kann.

Selbst wenn aufgrund der Tatsache, daß der Schwarzabhebungs­ pegel zwischen Stationen anormal hoch ist, wie Fig. 3C zeigt, ein Bild, das nahezu schwarz ist, zur Weißseite hin verändert wird, wird der Pegel Vth gehoben, um den Schwarzabhebungspegel abzuschneiden und dadurch ein wiedergegebenes Bild leicht erkennbar zu machen.

Wenn, wie Fig. 3D zeigt, der Bildmittelwert eines Video­ signals niedrig und der Pegel des Videosignals entsprechend dem Hintergrund eines Bildes niedriger als der Pegel Vth ist, kann vermieden werden, daß der Pegel Vth für den Hintergrund auf schwarz abgesenkt wird, und die Ver­ ringerung der Videoinformation wird reduziert.

Wie zuvor erläutert, ist aufgrund der Tatsache, daß, wenn der Pegel eines Videosignals, der der Schwarzseite am nächsten liegt, groß ist, der Bildmittelwert des Videosignals hoch, und, wenn der Bildmittelwert niedrig ist und der Pegel des Videosignals, der der Schwarzseite am nächsten liegt ebenfalls niedrig ist, wird der Schwell­ wertpegel geändert, um das Videosignal in geeigneter Weise zu korrigieren.

Fig. 6 zeigt eine praktische Ausführungsform der Schaltung der Fig. 4. In der dem Klemmkreis 2 nächstgelegenen Stufe sind bei diesem Beispiel zwei Transistoren 14 a und 14 b vorgesehen, deren Emitter zusammen mit einer Konstantstrom­ quelle verbunden ist, die aus einem Transistor 15, einer Diode 16 und einem Widerstand 17 besteht. Der Austastimpuls P 1 wird dem Anschluß 5 zugeführt, der mit der Basis des Transistors 15 über den Widerstand 17 verbunden ist. Während der Periode, innerhalb der der Transistor 15 durch den Austastimpuls P 1 gesperrt wird, liegt der Kollektor des Transistors 14 b im wesentlichen auf der Betriebsspannung +VCC. Das Kollektorausgangssignal S 2 des Transistors 14 b wird über einen Stromspiegelkreis abgenommen, der aus einer Diode 18 und einem PNP-Transistor 19 steht. Die vorgenannten Elemente bilden somit den Austastkreis 4.

Eine Reihenschaltung aus Widerständen 20 und 21 ist zwischen den Kollektor des Transistors 19 und Masse geschaltet, und der Verbindungspunkt der Widerstände 20 und 21 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 22 verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 14 B und dem Verbindungspunkt eines Widerstandes 23 und eines Kondensators 24 verbunden ist. Die Reihenschaltung der Widerstände 23 und 24, die zwischen die Betriebs­ spannung +VCC und Masse geschaltet ist, und der Transistors 22 bilden den Spitzenwerthaltekreis 6.

Wenn das Basispotential des Transistors 14 A höher als das des Transistors 14 B ist, fließt kein Strom durch die Diode 18 und die Transistoren 19, 22, so daß der Konden­ sator 24 von der Betriebsspannung über den Widerstand 23 geladen wird. In diesem Falle ist die Zeitkonstante des Kondensators sehr groß gewählt. Wenn die Spannung über dem Kondensator 24 (das Basispotential des Transistors 14 B) das Basispotential des Transistos 14 A zu übersteigen versucht, fließt ein Strom durch die Diode 18 und die Transistoren 19, 22. Der Kondensator 24 wird damit geladen und seine Anschlußspannungen werden verringert. Auf diese Weise wird eine Rückkopplung durchgeführt, so daß die Basis­ potentiale der Transistoren 14 A und 14 B gleich werden, und der Pegel des Videosignals, der der Schwarzseite am nächsten liegt, in der Videoperiode gehalten, und das gehaltene Ausgangssignal P 3, das am Kollektor des Transistors 22 erscheint, wird der Basis eines Transistors 25 A zugeführt.

Der Verbindungspunkt des Widerstandes 23 und des Kondensators 24 ist über die Dicke 7 mit dem Emitter eines Transistors 26 verbunden, dessen Emitter wiederum über einen Widerstand 27 an Masse liegt, der einen großen Widerstandswert hat und eine Konstantstromquelle bildet. Der Kollektor des Transistors 26 ist mit der Betriebsspannung +VCC und seine Basis ist mit der Klemmspannungsquelle VO über einen Widerstand 28 und auch mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 29 und 30 verbunden. Die Reihenschaltung der Widerstände 29 und 30 ist zwischen die Betriebsspannung +VCC und den Kollektor eines Transistors 31 geschaltet, dessen Emitter über einen Widerstand 32 an Masse liegt. Wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand 28 zur Klemmspannung VO addiert wird, liegt am Ende des Transistors 26 der Schwellwertpegel VO + Vth.

Die Basis des Transistors 31 wird vom Bildmittelwert eines Videosignals geändert. Bei dem Beispiel der Fig. 6 wird der Bildmittelwert nicht direkt ermittelt, sondern der Mittelwert des Strahlstroms einer Kathodenstrahlröhre 33. Die von einem Hochspannungsgenerator 34 erzeugte hohe Spannung wird auf die Anode der Kathodenstrahlröhre 33 gegeben. Der Generator 34 ist mit der Sekundärwicklung 36 eines Rücklauftransformators 35 verbunden. Zwischen das eine Ende der Sekundärwicklung 36 und Masse ist ein Widerstand 37 geschaltet, über dem ein Spannungsabfall mit den angegebenen Polaritäten in Abhängigkeit vom Strahl­ strom in der Röhre 33 auftritt. Der Verbindungspunkt eines Widerstandes 38 und eines Kondensators 39, der zwischen eine Spannungsquelle +B und Masse geschaltet ist, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Sekundärwicklung 36 und dem Widerstand 37 verbunden, um eine positive Vorspannung zuzuführen, so daß der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 38 und dem Kondensator 39 eine Spannung erzeugt wird, deren Pegel niedrig ist, wenn der Strahlstrom groß ist. Diese Spannung wird auf die nächste Stufe eines Integrators 40 gegeben, der als Block in unterbrochenen Linien gezeigt ist, und der Mittelwert der Spannung des Intergrators 40 wird auf die Basis des Transistors 31 gegeben. Der Transistor 31 dient als veränderbares Impedanzelement. Wenn der Mittelwert des Strahlstroms hoch ist, wird das Ausgangssignal des Integrators 40 klein. Die Impedanz zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 31 wird daher groß, das Potential am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 29 und 30 wird hoch, und der Schwellwertpegel VO + Vth, der am Emitter des Transistors 26 erscheint, wird auf einen hohen Pegel gebracht. Auf diese Weise ergibt sich der Bildmittelwertdetektor 12.

Es ist jedoch möglich, statt den Schwellwertpegel VO + Vth zu ändern, diesen durch einen Schalter in mehr als zwei Schritten zu ändern.

Bei dem Beispiel der Fig. 6 ist ein Transistor 25 b vor­ gesehen, dessen Kollektor und Emitter mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 25 A verbunden sind. Der Verbindungspunkt zwischen den Kollektoren beider Transistoren 25 A und 25 B ist mit der Betriebsspannung +VCC verbunden, und der Verbindungspunkt der Emitter liegt über einen Widerstand 41 an Masse und an einem Ausgang 8 a. Die Transistoren 25 A und 25 B bilden den Komparator 8. Das Videosignal S 1, das vom Klemmkreis 2 abgegeben wird, wird auf die Basis des Transistors 25 B gegeben. Das Videosignal S 1 oder das gehaltene Augangssignal S 3, je nach dem, welches einen höheren Pegel hat, wird an den Ausgang 8 a, der vom Komparator 8 herausgeführt ist, als Ausgangssignal S 4 gegeben.

Ein Rückkopplungsklemmkreis o. dgl. kann als Klemmkreis 9 verwendet werden, der an den Ausgang 8 a angeschlossen sein sollte.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel des Komparators 8. Bei diesem sind zwei Dioden 41 a und 42 b vorgesehen, deren Anoden die Signale S 3 und S 1 zugeführt werden und deren Kathoden zusammen über einen Widerstand 43 an Masse liegen und auch mit dem Ausgang 8 a des Komparators 8 (Fig. 6) verbunden sind.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, können Schwankungen des Schwarzwertpegels, die durch Unterschiede des Schwarzabhebungspegels verursacht werden können, und auch das Problem, das die Leuchtdichte eines Videosignals von der des ursprünglichen Videosignals verschieden und dadurch der Hintergrund eines wiedergegebenen Bildes zu dunkel ist, kann beseitigt werden.

Die Erfindung ist mit der gleichen Wirkung nicht nur auf einen Fernsehempfänger, sondern auch auf den Fall anwend­ bar, daß das Ausgangssignal einer Fernsehkamera verarbeitet wird. Dies bedeutet, daß eine solche Signalverarbeitung durchgeführt wird, daß der Pegel des Ausgangssignals der Fernsehkamera, der der Schwarzseite am nächsten liegt und der Schwarzseite näher als ein bestimmter Pegel ist, er­ mittelt und gehalten wird, und der gehaltene Pegel mit dem Schwarzabhebungspegel in Übereinstimmung gebracht wird.

Claims (4)

1. Videosignalverarbeitungskreis, enthaltend

• a) einen Signalformierkreis, der während einer Austastperiode des Eingangssignals dieses auf einen ersten vorgegebenen Gleichspannungspegel einstellt, der höher als der Schwarzwertpegel des Eingangssignals ist,
• b) einen Spitzenwerthaltekreis, der diejenigen Spitzenwerte des formierten Signals hält, die auf der Schwarzseite dieses Signals auf­ treten, und
• c) einen Schwarzpegel-Steuerkreis, der den je­ weils höheren Pegel des Eingangssignals und des gehaltenen Signals auswählt und in der Austastperiode das Eingangssignal so steuert, daß der dunkelste Pegel des Eingangssignals mit einem zweiten vorgegebenen Gleichspan­ nungspegel nur dann übereinstimmt, wenn ein unter einer vorgegebenen Schwellwertspannung liegender Spitzenwert des Eingangssignals auf der Schwarzseite auftritt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) die vorgegebene Schwellwertspannung in Abhän­ gigkeit von einem Bildmittelwert des Eingangs­ signales geändert wird.

2. Videosignalverarbeitungskreis nach Anspruch 1, enthaltend

• a) einen ersten Klemmkreis zum Klemmen des Ein­ gangssignales auf einen vorgegebenen Gleich­ spannungspegel einer Klemmspannungsquelle,
• b) die Reihenschaltung einer Schwellwertspan­ nungsquelle und einer Diode, die zwischen den Spitzenwerthaltekreis und die Klemmspannungs­ quelle geschaltet ist,
• c) einen Komparator zum Vergleichen des Pegels des Ausgangssignales des ersten Klemmkreises mit dem vom Spitzenwerthaltekreis gehaltenen Signal und zur Erzeugung eines Ausgangssig­ nales entsprechend dem Signal mit höherem Pe­ gel,
• d) sowie einen zweiten Klemmkreis zum Klemmen des Ausgangssignales des Komparators,

dadurch gekennzeichnet, daß

• e) weiterhin ein Bildmittelwertdetektor vorge­ sehen ist, der die Spannung der Schwellwert­ spannungsquelle in Abhängigkeit von einem Bildmittelwert des Eingangssignales ändert.