DE3238281C2

DE3238281C2 -

Info

Publication number: DE3238281C2
Application number: DE19823238281
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr.-Ing. 6101 Rossdorf De Kalhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1990-05-10
Also published as: JPS5990475A; JPH0544877B2; DE3238281A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem digitalen Videosignal- Verarbeitungssystem nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei der digitalen Videosignalverarbeitung hat es sich in den meisten Fällen als zweckmäßig und ausreichend erwie sen, wenn ein 8-Bit-Digitalsignal verwendet wird (DE 29 13 404 C 2). Eine solche Bitzahl genügt, um Quantisierungseffekte auf ein annehmbares Maß zu reduzieren, wenn das Videosignal nach der bereits erfolgten Gamma-Korrektur A/D-gewandelt wird. Soll jedoch das von einem Bildsignalerzeuger abgegegebene analoge Videosignal vor der Gamma-Korrektur A/D- gewandelt werden, würde bei gleichbleibender Bitzahl die Sichtbarkeit der Quantisierung in den dunklen Bild bereichen erhöht, weil die Gamma-Korrektur, einer Signalverstärkung in diesen Bereichen entspricht. Bekanntlich wird der nichtlineare Zusammenhang zwischen Lichtaus beute und angelegtem elektrischen Steuersignal einer Fernseh-Bildwiedergaberöhre durch eine entgegengesetzte Signalverformung nach der sogenannten Gamma-Kennlinie, z. B. in der Fernsehkamera, ausgeglichen. Das den dunklen Bildbereichen entsprechende Videosignal müßte somit mit mehr als den üblichen 8 Bit, vermutlich mit mindestens 10 Bit Auflösung gewandelt werden, wenn man von einer linearen A/D-Wandlung ausgeht (s. dazu IEE PROC., Teil A, Band 129, Nr. 7, September 1982, S. 413-426, insbes. S. 416).

Dagegen würde in hellen Bildbereichen eine Auflösung von 7 Bit genügen. Die Ver wendung eines 10-Bit-A/D-Wandlers hätte also den Nach teil, daß die damit mögliche hohe Auflösung des den hellen Bildbereichen entsprechenden Videosignals nicht genutzt wird. Außerdem ist ein solcher Wandler für die Videotechnik sehr teuer und umfangreich und derzeit kaum verfügbar.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es aus der Zeitschrift "Journal of the SMPTE", Dezember 1980, Seite 938 bis 942, insbesondere Seite 939, bereits bekannt, zwei 8-Bit-A/D- Wandler zu benutzen, wobei dem zweiten A/D-Wandler ein um den Faktor 8 verstärktes analoges Videosignal zugeführt wird. Dieser zweite A/D-Wandler gibt nur dann ein Digitalsignal ab, wenn das analoge Eingangssignal unter 12,5% des Weißpegels fällt. In diesem Falle kann ein zusätzliches 3-Bit-Signal erhalten werden. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es rela tiv aufwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, eine hochauflösende A/D-Wandlung von Videosignalen vor der Gamma-Korrektur mit geringem schaltungs technischen Mehraufwand zu erreichen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit Hilfe eines einzigen, derzeit preiswert am Markt er hältlichen A/D-Wandlers eine für die digitale Verar beitung von Videosignalen zweckmäßige Auflösung erreich bar ist, wobei vorausgesetzt wird, daß im Bereich klei ner Spannungen eine große Auflösung notwendig ist und im Bereich großer Spannungen dagegen eine kleinere Auf lösung ausreicht. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß mit einer geeigneten Wandler-Kennlinie die Gamma- Kennlinie gut approximiert werden kann, was zu einer nahezu optimalen Ausnutzung der Wandlereigenschaften führt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Systems möglich. Be sonders vorteilhaft ist, wenn sowohl der Speicher als auch die Gamma-Stufe durch je einen Schreib/Lese- Speicher gebildet werden. Dadurch kann die Speicher- Kennlinie bei geringfügigen Abweichungen der einge stellten Wandler-Kennlinie während des Betriebes oder bei verschiedenen A/D-Wandlern entsprechend den Ver änderungen der Wandler-Kennlinie angepaßt werden. Diese Anpassung der Speicher-Kennlinie ist sowohl manuell als auch von einer Mikroprozessorsteuerung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

In der Figur ist der Videosignalweg einer Schwarzweiß- Kamera oder eines Kanals einer Farbfernseh-Kamera oder eines Farbfilmabtasters dargestellt. An der Klemme 1 liegt ein von einem (in der Figur nicht dargestellten) optoelektrischen Wandler abgegebenes und gegebenenfalls verstärktes, analoges Videosignal. Dieses Videosignal wird mit Hilfe eines A/D-Wandlers 2 mit nichtlinearer Kennlinie in ein digitales 8-Bit-Videosignal gewandelt. Bei einer nichtlinearen Wandlung, wie sie beispielsweise in "Digital Signal Processor", Vol. 1, Nr. 1, April 1980, von TRW LSI Products, beschrieben ist, kann im Bereich kleiner Span nungen eine große und im Bereich großer Spannung eine entsprechend kleine Auflösung erreicht werden. Zur Reali sierung einer möglichst gleichmäßigen Auflösung nach der Gamma-Korrektur sollte die Wandler-Kennlinie der Gamma- Kennlinie entsprechen. Diese Kennlinie wird bis auf eine geringfügige Abweichung durch geeignete Wahl der die Kenn linie bestimmenden Widerstände 3 und 4 erreicht, wobei der Widerstand 4 über die Klemme 6 an eine Referenzspannung angeschlossen ist.

Da das digitalisierte Videosignal nunmehr in einer nicht linearen Beziehung zum analogen Eingangsvideosignal steht, aber nur Signale sinnvoll weiterverarbeitet werden können, die linear vom Eingangssignal abhängen, muß es zunächst linearisiert werden. Dies geschieht am einfachsten mit einem nachfolgenden Festwertspeicher (ROM) 7, welcher die zur Wandler-Kennlinie inverse Kennlinie besitzt. Hierbei werden die Adressen des Speichers 7 durch das 8-Bit-Ein gangsdatenwort gebildet, und am Datenausgang des Speichers 7 sind dann die der inversen Kennlinie entsprechenden Funktionswerte abnehmbar. Um einen Auflösungsverlust zu vermeiden, wird dabei die Datenbreite auf 10 Bit gespreizt.

Dieses 10-Bit-Digitalsignal wird nun in einer Videosignal- Verarbeitungsstufe 8 in bekannter Weise weiter behandelt, z. B. erfolgt dabei die Störsignalkorrektur und Matri zierung.

Das am Ausgang der Stufe 8 abnehmbare, behandelte 10-Bit- Videosignal wird nun einer digitalen Gamma-Korrektur stufe (ROM) 9 zugeführt, in welcher die Verformung nach der gewünschten Gamma-Funktion und die Reduzierung der Datenbreite auf 8 Bit durchgeführt wird. Am Ausgang 11 ist somit ein digitales, 8 Bit breites und Gamma-korri giertes Videosignal zur weiteren Verarbeitung abnehmbar.

Anstelle der Festwertspeicher (ROM) der Stufen 7 und 9 können auch Schreib/Lese-Speicher (RAM) eingesetzt werden, deren Kennlinien variabel sind. Damit können Veränderungen in der Wandler-Kennlinie ausgeglichen werden.

Claims

1. Digitales Videosignal-Verarbeitungssystem mit einem A/D-Wandler zur Umwandlung des von einem (optoelek trischen) Bildsignalerzeuger abgegebenen analogen Videosignals in ein digitales Videosignal, dadurch gekennzeichnet, daß der A/D-Wandler (2) mit einer nichtlinearen, der sogenannten Gamma-Kennlinie wei testgehend entsprechenden Kennlinie betrieben wird, daß das Ausgangssignal des Wandlers mit Hilfe eines eine zur Wandlerkennlinie inverse Kennlinie auf weisenden Speichers (7) linearisiert und in der Wort breite gespreizt wird, daß das so gewonnene digitale Videosignal die an sich bekannten Verarbeitungs prozesse durchläuft, und daß das verarbeitete digi tale Videosignal einer digitalen Gamma-Stufe (9) zugeführt wird, in welcher die Verformung des Video signals nach der gewünschten Gamma-Funktion und die Reduzierung der Wortbreite durchgeführt wird, so daß am Ausgang (11) der Gammastufe (9) ein digitales, in seiner Wortbreite dem Ausgangssignal des Wandlers entsprechendes, Gamma-korrigiertes Videosignal ab nehmbar ist.

2. Digitales Videosignal-Verarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der A/D-Wandler (2) ein 8 Bit breites digitales Ausgangssignal erzeugt, welches im Speicher (7) auf 10 Bit gespreizt wird und durch die Gamma-Stufe (9) auf 8 Bit reduziert wird.

3. Digitales Videosignal-Verarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Speicher (7) als auch die Gamma-Stufe (9) durch je einen Festwert speicher (ROM) gebildet werden.

4. Digitales Videosignal-Verarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Speicher (7) als auch die Gamma-Stufe (9) durch je einen Schreib/ Lese-Speicher (RAM) gebildet werden.