DE3246055A1 - Schaltungsanordnung zur automatischen anhebung und farbregelung fuer ein videosignal - Google Patents

Description

RCA 75565/Sch/Ro.
US-Ser.No. 330 386
AT: 14. Dezember 1981

RCA Corporation, New York, N.Y, (V.St.A.) 15

Schaltungsanordnung zur automatischen Anhebung und Farbregelung für ein Videosignal.

Die Erfindung betrifft ein System zur automatischen Regelung der Stärke der Signalanhebung in der Leuchtdichtekomponente eines Farbvideosignals, welches von einem Farbfernsehempfänger oder einem äquivalenten System verarbeitet wird, und zur gleichzeitigen Dämpfung der Farbkomponente des Videosignals, wenn die Leuchtdichtekomponente bei übermäßigen hochfrequenten Störungen kontrolliert gedämpft wird.

Ein Wiedergabebild, das aufgrund von Videosignalen erzeugt wird, die in einem Farbfernsehempfänger oder einem

° ähnlichen System verarbeitet werden, kann subjektiv verbessert oder betont werden, wenn man die Steigung oder Steilheit der Videosignalamplitudenübergänge vergrößert. Eine solche Vergrößerung, die üblicherweise auch als Signalanhebung bezeichnet wird, hängt typischerweise mit

dem hochfrequenten Informationsinhalt des Videosignals

-δ-zusammen. Beispielsweise kann man eine Horizontalbildanhebung dadurch erreichen, daß man unmittelbar vor einem Amplitudenübergang eine Signalunterschwingung und unmittelbar nach einem Amplitudenübergang eine Signalüberschwingung erzeugt, so daß Amplitudenübergänge des Videosignals von schwarz nach weiß und von weiß nach schwarz betont werden.

Die Größe der Anhebung, welche in einem von einem Fernsehempfanger verarbeiteten Videosignal auftritt, kann von einem Kanal zum anderen variieren und kann auf verschiedene Ursachen zurückzuführen sein. Eine horizontale Bildanhebung kann auf der Senderseite und durch Schaltungen innerhalb des Fernsehempfängers fest oder auch regelbar vorgesehen werden. Eine solche Signalanhebung oder-dämpfung kann auch aus Signalfehlanpassungen (also infolge von fehlangepaßten Impedanzen) in einem Kabelfernsehverteilersystem resultieren. Da eine Signalanhebung die Hochfrequenzanteile eines Fernsehsignals betont, muß man sich bei der Festlegung des Grades der Anhebung oder Dämpfung, der ein Fernsehsignal unterworfen werden soll, auch Gedanken über das Vorhandensein zufälliger Signale einschließlich hochfrequenter (Rausch-) Störungen machen, die im Sender, bei der Signalausbrei-

*^J tung und im Empfänger entstehen. Daher ist eine automatische Anhebung und Dämpfung eines Videosignals in Abhängigkeit vom Hochfrequenzgehalt des Videosignals einschließlich Rausch- und Anhebungskomponenten, die auf verschiedene Einflüsse zurückzuführen sind, wünschens-

wert, um die Größe der Videosignalanhebung zu optimieren, die dem Zweck einer Bildwiedergabe mit guten Bilddetails bei verschiedenen Signalbedingungen dient. Ein besonders vorteilhaftes Regelsystem dieser Art für die automatische

Anhebung ist in der US-Patentschrift Nr. 4 351 003 35

(Erfinder: W. E. Harlan) beschrieben.

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Im Falle eines Farbfernsehempfängers zur Verarbeitung eines Farbfernsehsignals, welches ein Bild darstellende Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten enthält, arbeitet ein im Empfänger enthaltenes automatisches Anhebungsregelsystem typischerweise so, daß die Hochfrequenzanhebung des Leuchtdichtesignals geregelt wird. Es wird hierbei berücksichtigt, daß dann, wenn ein automatisches Anhebungsregelsystem im Leuchtdichtesignal die Anhebung erheblich verringert (also eine erhebliche Dämpfung bewirkt), nämlich bei schwachem Fernsehsignalempfang, bei dem üblicherweise ein großer Gehalt zufälliger hochfrequenter Signale wie Rauschen auftritt, ein wiedergegebenes Farbbild eine unerwünscht starke Farbsättigung zeigt. Dieser ungewollte Effekt rührt daher, daß das Rauschen, welches durch den Farbsignalverarbeitungskanal des Empfängers hindurchläuft, Beiträge zu der Farbkomponente liefert, während entsprechende Rauschanteile in dem vom Leuchtdichtekanal des Empfängers verarbeiteten Leuchtdichtesignal infolge der Dämpfung des Leuchtdichte-

signals fehlen, weil die Hochfrequenzempfindlichkeit des Leuchtdichtesignals durch das automatische Anhebungsregelsystem herabgesetzt worden ist.

Gemäß den Prinzipien der Erfindung wird bei einem Farb-Videosignalverarbeitungssystem mit einer automatischen Leuchtdichtesignal-Anhebungsregelschaltung der unerwünschte Effekt übersättigter Bildfarben bei schwachen gestörten Signalbedingungen kompensiert durch Regelung der Größe der Farbkomponente des Farbvideosignals im Sinne einer Verringerung der Farbsättigung des wiedergegebenen Farbbildes, so daß ein angenehmeres Farbbild erzeugt wird, wenn das Leuchtdichtesignal bei schwachen, gestörten Signalbedingungen gedämpft wird.

-Ί-

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die Größe der Farbkomponente in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Regelsignals, welches ein Maß für ein gedämpftes Leuchtdichtesignal ist, und von einem Regelsignal, welches das Vorhandensein eines schwachen Videosignals anzeigt, geregelt.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teils eines Farbfernsehempfängers, der eine Ausführungsform eines Signalregelsystems mit einer Schaltung gemäß der Erfindung enthält, und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung.

Gemäß Fig. 1 werden von einer Antenne 10 empfangene Rundfunk-Farbfernsehsignale einem Tuner 12 zugeführt, der einstellbar abgestimmte Hochfrequenzverstärkerstufen enthält. Die Ausgangssignale des Tuners 12 werden einer Zwischenfrequenzsignalverarbeitungs- und Verstärkerschaltung 14 zugeführt. Die ZF-Signale von der Schaltung 14 werden durch einen Videodetektor 16 demoduliert, und die demodulierten Signale werden von einem Videoverstärker 18 verstärkt, ehe sie einer Frequenzselektionsschaltung 20 (die beispielsweise ein Kammfilter enthält) zugeführt werden. Die Ausgangssignale der Schaltung 20 entsprechen von einander getrennten Leuchtdichtekomponenten (Y) und Farbkomponenten (C) des Farbfernsehsignals.

Die Leuchtdichtekomponente hat eine relativ große Bandbreite, die bis etwa 4,2 MHz reicht. Dem oberen Frequenzbereich, insbesondere zwischen 3,08 und 4,08 MHz, teilt sich die Leuchtdichtekomponente mit der Farbkomponente, welche ein Farbträgersignal von 3,58 MHz enthält, das mit der Farbinformation amplituden- und phasenmoduliert

ist. Die Farbkomponente wird einer Farbsignalverarbeitungsschaltung 25 zugeführt (die beispielsweise Verstärkerund Farbdemodulatorstufen enthält), welche an ihrem Ausgang Farbdifferenzsignale R-Y, G-Y und B-Y liefert. Das Leuchtdichteausgangssignal der Schaltung 20 wird von einer automatischen Anhebungsregelschaltung 30 verarbeitet, welche dem Leuchtdichtesignal eine regelbare Horizontalanhebung erteilt. Das regelbar angehobene Leuchtdichtesignal vom Ausgang der Schaltung 30 wird über eine Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 40 (die beispielsweise Verstärkerstufen und Einstellschaltungen für Helligkeit und Kontrast enthalten kann) einer Matrix 44 zugeführt, wo das angehobene Leuchtdichtesignal mit den Farbdifferenzsignalen von der Schaltung 25 zu Farbsignalen R, G und B kombiniert wird. Aufgrund der Farbsignale R, G und B gibt eine Farbbildröhre 45 ein Farbbild wieder.

Abhängig von der Amplitude des demodulierten Videosignals erzeugt eine Verstärkungsregelschaltung 17 ein Regelsignal, welches der Regelung der Signalverstärkung der HF-Verstärkerstufe im Tuner 12 und der Signalverstärkung des ZF-Verstärkers in der Schaltung 14 dient, so daß das demodulierte Fernsehsignal vom Videodetektor 16 auf einem gewünschten Pegel gehalten wird. Die Größe des Regelsignals ist ein Maß für die Stärke des empfangenen Fernsehsignals und wird in Verbindung mit der Regelschaltung gemäß Fig. 2 ausgenutzt, wie es nun beschrieben wird.

Die automatische Anhebungsregelschaltung 30 enthält einen Anhebungssignalgenerator 32, der aufgrund des Leuchtdichtesignals eine Horizontalanhebungs-Signalkomponente erzeugt, die mit dem Leuchtdichtesignal in einer Kombinationsschaltung 33 zu einem angehobenen Leuchtdichte-

signal am Ausgang der Schaltung 33 kombiniert wird. Der Generator 32 kann von der Art sein, wie er in dem obengenannten US-Patent von W.E. Harlan beschrieben ist, auf welches diesbezüglich hier verwiesen wird. Die Größe des vom AnhebungsSignalgenerator 32 erzeugten Anhebungssignals und damit das Ausmaß der Horizontalanhebung für das Leuchtdichtesignal hängt von dem Hochfrequenzgehalt des Leuchtdichtesignals ab, welches von der Frequenzselektionsschaltung 20 kommt. Die Hochfrequenzkomponenten des Leuchtdichtesignals, einschließlich Rauschen, werden selektiv über ein Filter 35 an einen Mittelwert-Amplitudendetektor 36 gekoppelt, dessen Ausgangssignal· proportional zum Pegel der Hochfrequenzkomponenten vom Filter 35 ist.

Das Regelsignal des Detektors wird einem Verstärkungsregeleingang des Anhebungssignalgenerators 32 zur Bestimmung des Pegels des Anhebungssignals, welches der Generator 32 liefert, in umgekehrten Verhältnis zum Pegel des Hochfrequenzgehaltes des demodulierten Leuchtdichtesignals zugeführt. So nimmt die Größe des Anhebungssignals zu bzw. ab, wenn der Hochfrequenzgehalt des Leuchtdichtesignals abnimmt bzw. zunimmt. Die Größe des Anhebungsregelsignals vom Generator 32 kann auch von Hand eingestellt werden, beispielsweise mit Hilfe eines vom Betrachter einstellbaren Potentiometers 31, welches mit dem Generator 32 gekoppelt ist. Eine von Hand betätigbare Anhebungseinstellung dieser Art ist ebenfalls in der bereits erwähnten US-Patentschrift von W.E. Harlan beschrieben.

Das Ausgangssignal des Detektors 36 stellt den hochfrequenten Informationsgehalt des Leuchtdichtesignals über einen vorgegebenen Frequenzbereich dar. Der Betriebsfrequenzbereich der Schaltung 30 kann beispielsweise von 1,0 bis 3,0 MHz reichen (gemessen an den -3db Punkten) und bei etwa 2,0 MHz ein Amplitudenmaximum aufweisen.

Der Frequenzbereich bestimmt sich hauptsächlich durch die Kennlinie des Filters 35, welches ein Hochpaß- oder ein Bandpaßfilter sein kann. Praktisch gilt, daß der typische Frequenzbereich eines insgesamt betrachteten Fernsehempfängersystems und der Frequenzgehalt von normalerweise auftretenden Leuchtdichtesignalen derart ist, daß der beschriebene Arbeitsbereich des Detektors den Hochfrequenzgehalt des Leuchtdichtesignals einschließlich Anhebungs- und Rauschkomponenten genügend deutlich erkennen läßt. Jedoch sind auch je nach den Erfordernissen eines speziellen Systems andere Detektorfrequenzbereiche möglich.

Die automatische Anhebungsregelschaltung 30 ist so ausgelegt, daß sie die Leuchtdichtesignalanhebung (also ein Vergrößern der Steilheit von Amplitudenübergängen des Leuchtdichtesignals) in regelbarer Weise vergrößert, indem sie regelbare Beträge des Anhebungssignals vom Generator 32 zum Leuchtdichtesignal· hinzufügt. So ist bei einem angehobenen Leuchtdichtesignal die Steigung eines Amplitudenübergangs größer als bei einem nicht angehobenen Signal. Bei einem gedämpften Leuchtdichtesignal ist die Anhebungskomponente und die entsprechende Steigung des Amplitudenübergangs kleiner als bei einem angehobenen Signal, jedoch gleich oder größer als bei einem unangehobenen Leuchtdichtesignal. Eine Anhebungsregelschaltung dieser Art ist ebenfalls in der vorerwähnten üS-Patent-, schrift von W.E, Harlan beschrieben.

Die Anhebungsregelschaltung 30 ist so ausgelegt, daß sie bezüglich des normalerweise zu erwartenden Hochfrequenzgehaltes des Leuchtdichtesignals so arbeitet, daß dem Leuchtdichtesignal normalerweise ein Nominalbetrag der Anhebung hinzugefügt wird, der ausreicht, um eine gewünschte zufriedenstellende Farbbildwiedergabe bei

normalerweise zu erwartenden Leuchtdichtesignalbedingungen zu ergeben. Bei der Anhebungseinstellung von Hand kann der nominelle Anhebungswert einer Mitteleinstellung des Potentiometers 31 entsprechen« Die Leuchtdichtesignalanhebung läßt sich bezüglich des nominellen Anhebungspegels automatisch oder von Hand bestimmen, so daß das Leuchtdichtesignal angehoben oder gedämpft wird, wie vorstehend erwähnt wurde.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Regelsignal vom Ausgang des Detektors 36 primär ein Maß für die hochfrequenten Störkomponenten bei Vorhandensein eines schwachen verrauschten Empfangssignals ist und bei derartigem Signalzustand zu einer Dämpfung des Leuchtdichtesignals führt. In diesem Fall kann das wiedergegebene Farbbild wegen des fehlenden Abgleiche zwischen Farbsignal und Leuchtdichtesignal unerwünschterweise übersättigte Farben aufweisen, weil das Leuchtdichtesignal bezüglich seines normalen Anhebungszustandes gedämpft ist. Insbesondere ergibt sich eine derartige Übersättigung der Farben, weil nicht unterdrücktes Rauschen durch den Farbkanal übertragen wird und sich zum Farbsignal hinzuaddiert, während das Rauschen im Leuchtdichtekanal wegen der Dämpfung des Leuchtdichtesignals ebenfalls gedämpft wird.

Die sichtbare Auswirkung übersättigter Farben, die durch eine solche Unbalance zwischen Farbe und Leuchtdichte entstehen, kann auch bei einem System auftreten, bei dem die Dämpfung des Leuchtdichtesignals durch einen Subtraktionsprozeß entsteht, welcher in der Praxis die

Steigung von Amplitudenübergängen gegenüber der Steigung im Falle eines nicht angehobenen Leuchtdichtesignals verringert. Ein System dieser Art ist in der US-Patentschrift Nr. 4 081 836 (Erfinder; Skinner) beschrieben.

Bei der hier beschriebenen Schaltung wird die sichtbare Auswirkung einer .Farbübersättigung herabgesetzt durch Verringerung der Amplitude des Farbsignals und damit der Farbsättigung, wenn im Leuchtdichtesignal eine Dämpfung erfolgt. Wenn das Rauschen wiedergebende Regelsignal vom Detektor 36 groß genug ist, um über einen Schwellwertleitungspegel einer normalerweise gesperrten Schwellwertschaltung 38 hinauszugehen, dann leitet diese Schaltung ein Regelsignal proportional zum Detektorregelsignal an den Regeleingang der Farbsignalverarbeitungsschaltung 25. Die Schaltung 38 kann einen normalerweise gesperrten Verstärker enthalten, der bei Aktivierung zum Leiten unter Steuerung durch die Detektorregelspannung ein geeignetes Verstärkungsregelausgangssignal proportional zum Detektorregelsignal liefert. Das durchgelassene Verstärkungsregelsignal dient zur proportionalen Änderung der Signalverstärkung der Farbsignalverstärker in der Schaltung 25 im Sinne einer Verringerung der Amplitude des Farbsignals und damit der Farb-Sättigung. Das von der Schwellwertschaltung 38 geleitete Regelsignal verändert sich vorzugsweise linear. Jedoch kann man auch andere vorbestimmte Beziehungen zu dem Regelsignal vom Detektor 36 verwenden. Die Farbbildsättigung läßt sich verringern durch Regelung des Farbsignals in der Schaltung 25 vor der Demodulation oder durch Regelung der demodulierten Farbdifferenzsignale.

Der erläuterte Zustand der Farbübersättigung ist für einen Betrachter wahrnehmbar, weil dieser die Intensität des Farbgehaltes des Gesamtbildes visuell mittelt. Für den Detektor 36 wird ein Mittelwertdetektor anstatt eines Spitzenwertdetektors benutzt, weil ein Mittelwertdetektor zur Feststellung des Hochfrequenzgehaltes des Videosignals insbesondere bei schwachem gestörten Signalempfang vorzuziehen ist, um letztlich eine

Kompensation der Farbübersättigung durchzuführen. Ein Mittelwertdetektor liefert eine brauchbare Anzeige hochfrequenten Rauschens hoher Dichte (also Langzeitmittelwert) , wie es typisch bei schwachen Signalen im Vergleich zu sporadisch auftretenden ImpulsStörungen der Fall ist.

Fig. 2 veranschaulicht eine Abwandlung gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Regelschaltung. In Fig. 2 entsprechen der Detektor 36 und die Schwellwertschaltung 38 den in gleicher Weise bezeichneten Elementen in Fig. 1. Die Schaltung nach Fig. 2 enthält zusätzlich ein logisches UND-Tor 50, eine Schwellwertleitungsschaltung 52 und ein normalerweise gesperrtes Tor 55 (beispielsweise ein Signalübertragungstor oder einen elektronischen Analogschalter).

Die Schaltung gemäß Fig. 2 benutzt die Regelspannungsinformation zur Anzeige des Vorhandenseins eines schwachen Fernsehempfangssignals. Bei dieser Schaltung wird angenommen, daß das Detektorregelsignal, welches am Ausgang der Schwellwertschaltung 38 erscheint, bei zunehmenden Pegeln des vom Detektor 35 festgestellten hochfrequenten Rauschens in positivem Sinne ansteigt, und daß das Ausgangssignal der auf das Verstärkungsregelsignal reagierenden Schwellwertschaltung 52 ebenfalls positiv ansteigt, wenn das am Eingang zugeführte Verstärkungsregelsignal einen zunehmend schwachen Empfang (also niedrigere Amplitude) des Fernsehempfangssignals anzeigt. Das Ausgangssignal der Schwellwert-

3" schaltung 38 verändert sich proportional zum Detektorsignal vom Detektor 36 und wird einem Eingang des UND-Tores 50 und einem Signaleingang des Tores 55 zugeführt. Das Ausgangssignal von der auf das Verstärkungsregelsignal ansprechenden Schwellwertschaltung 52 kann fest

oder variabel sein, nachdem der Schwellwertleitungspegel

der Schaltung 52 überschritten worden ist, da dieses Signal nur als Logiksignal zur Steuerung des UND-Tores dient.

Das Ausgangssignal des UND-Tores 50 hat einen positiven Pegel (also einen Logikpegel "1"), um das Tor 55 zu aktivieren, damit es das Detektorregelsignal von der Schwellwertschaltung 38 zum Verstärkungsregeleingang der Farbsignalverarbeitungsschaltung 25 nur dann weiterleitet, wenn an den Signaleingängen des Tores 50 genügend große positiv gerichtete Signale liegen (also nur wenn diese Eingangssignale beide einen Logikpegel "1" haben). Somit wird bei die.ser Ausfuhrungsform die Amplitude des Farbsignals und damit der beschriebene Farbübersättigungszustand nur dann herabgesetzt, wenn das Rauschen'darstellende Regelsignal vom Detektor 36 groß ist infolge eines erheblichen Anteils hochfrequenten Rauschens, so daß das Leuchtdichtesignal nennenswert gedämpft wird, und wenn das Ausgangssignal von der Schwellwertschaltung 52 groß ist und damit das Vorhandensein eines bemerkenswert schwachen Fernsehempfangssignals anzeigt. Demgemäß ergibt die Schaltung nach Fig. 2 eine zusätzliche Sicherheit, daß der unerwünschte Farbübersättigungszustand kompensiert wird, wenn bei schwachem Signal-

empfang das damit verbundene hochfrequente Rauschen festgestellt wird.

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Claims (5)

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   RCA 75565/Sch/Ro.
   US-Ser.No. 330 386
   AT: 14. Dezember 1981

   RCA Corporation, New York, N.Y.-(V.St.A.)

   Schaltungsanordnung zur automatischen Anhebung und Farbregelung für ein Videosignal.

   Patentansprüche

   [y.) Schaltungsanordnung für ein System zur Verarbeitung eines ein Farbbild darstellenden Videosignals, das Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten enthält, mit einem Filter, welches selektiv für hochfrequente Komponenten, einschließlich Rauschen, des Videosignals durchlässig ist, mit einer Regelschaltung für eine Signalanhebung, welche in Abhängigkeit von der Größe der selektiv hindurchgelassenen hochfrequenten Komponenten ein Leuchtdichtesignal liefert, welches hinsichtlich eines nominellen Leuchtdichtesignal-Frequenzanhebungszustandes steuerbar angehoben ist, wenn die durchgelassenen hochfrequenten Komponenten eine Größe in einem ersten Sinne

   ^: ■ ■·-.;■ 3 2 A 6 O 5

   aufweisen und welches steuerbar gedämpft ist, wenn die hindurchgelassenen hochfrequenten Komponenten eine Größe in einem zweiten Sinne aufweisen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30, 38) zur Dämpfung des Farbsignals in Abhängigkeit von der den zweiten Sinn aufweisenden Größe der durchgelassenen hochfrequenten Komponenten entsprechend dem eingeregelten Dämpfungszustand des Leuchtdichtesignals.
2. 2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dämpfungsschaltung das Farbsignal dann dämpft, wenn die den zweiten Sinn aufweisende Größe der durchgelassenen hochfrequenten Komponenten einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, dagegen das Farbsignal nicht dämpft, wenn die im zweiten Sinne vorliegende Größe der durchgelassenen hochfrequenten Komponenten den Schwellwert nicht überschreitet.
3. 3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für einen Farbfernsehempfänger, der eine Einrichtung zur Ableitung eines Signals aufweist, welches ein Maß für die Stärke des empfangenen Signals ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Dämpfungsschaltung das Farbsignal dann dämpft, wenn

   a) die durchgelassenen hochfrequenten Komponenten in dem zweiten Sinn vorliegen und

   b) eine Größe des abgeleiteten Signals einen schwachen Signalempfang darstellt.
4. 4.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Mittelwertdetektor (36) zur Lieferung eines Dämpfungsregelsignals in Abhängigkeit von den selektiv durch das Filter (35) hindurchgelaufenen hochfrequenten Komponenten.

   1 5.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das die Stärke des Empfangssignals darstellende Signal aus dem Regelsignal für die automatische Verstärkungsregelung abgeleitet
5. 5 wird.