DE3313430A1

DE3313430A1 - Video-rauschunterdrueckungsschaltung mit verbesserten uebergangs-eigenschaften

Info

Publication number: DE3313430A1
Application number: DE3313430A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Yokohama Ichinoi
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-04-15
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1983-11-03
Also published as: GB2119205A; US4613905A; DE3313430C2; GB2119205B; FR2525418B1; GB8310064D0; FR2525418A1

Description

MU.»».ιma -·|%ΙΝ4%Ι^ ~ yp«uj-t Vertreter beim EPA

LLMANN "

. . Dipl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Ing. P Grupe

~⁴~ ' Dipl.-lng. B. Pellmann

■ Dipl.-lng. K. Grams

Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 Q 8000 München 2
_: Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münche

13. April 1983 DE 2951 case G4-8303-MK" '

Victor Company of Japan, Limited
. Yokohama, Japan

Video-Rauschunterdrückungsschal '-ung mit verbesserten
Übergangs-Eigenschaften

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rauschunterdrückungschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Rauschunterdrückungsschaltung nach dem StanJ der Technik, die in der am 16. Juni 1982 eingereichter. US-Patentanmeldung Nr. 389 041 beschrieben ist (Titel "Noise Reduction Circuit for Video Signals", Erfinder: A.Hirota, Anmelder: Victor Company of Japan, Limited), wird das Eingangs-Videosignal über ein Tiefpaßfilter geführt, um Rauschkcinponenten auszuscheiden. Zugleic!'. wird das Eingangs-Videosignal in Bezug auf das an das Tiefpaßfilter angelegte Signal verzögert und negativ mit dem Ausr;angss jgnal des Filters kombiniert,- um ein Differenzsignal an -einen Begrenzer für das Erzeu/.en einer Versetzungsspannung abzugeben. Diese Versetzungsspannung

Oresdner Bank (München) KIo 3939 64« Q,i,ar Veremsbank (München) Klo 503 9·:· Postscheck Vnnchor.) Klo 6/3-43-6CJ'

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* wird nut dem unverzögerten Eingangs-Videosignal kombiniert.

Aufgrund des hohen Werts der in dem Tiefpaßfil.ter auftretenden Anstiegszeit erzeugt die Rauschunterdrückungsschaltung nach dem Stand der Technik jedoch vor einem Schv/arz-Weiß-Übergang einen unerwünschten Weißbereich und vor einem Weiß-Schwarz-Übergang einen unerwünschten Schwarzbereich. Der letztere Schwarzbereich ist besonders" bemerkbar und setzt die Bildqualität herab.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bildqualität dadurch zu verbessern, daß vorangehende Weiß- oder Schwarzbereiche abgeschwächt oder ausgeschaltet. ¹^ werden, während die Fähigkeit zum Verringern hochfrequen- ·' . ten Rauschens aufrecht erhalten bleibt. ' .

Die erfindungsgernäße Rauschunterdrückungsschaltung weist eine Filtereinrichtung zum Durchlassen eines Videosignals, eine Einrichtung zum Verzögern des Videosignals, eine Einrichtung zum Erfassen der Differenz zwischen dem verzögerten Videosignal und dem Ausgangssignal der Filtereinrichtung und zum Erzeugen eines Differenzsignals aus dieser," einen Begrenzer, der zum Erzeugen einer Versetzungsspannung einen vorbestimmten Schnittpegel zum Aus-••scheiden des Teils des Differenzsignals hat, der höher ~: als der Schnittpegel ist, und eine Einrichtung zum Kombinieren der- Versetzungsspannung mit dem verzögerten Videosignal auf. ■ -v -.-'

. Gemäß der Erfindung weist die Rauschunterdrückungsschal-

>■ tung ferner eine Kurvenformungseinrichtung auf ,die entsprechend dem Videosignal ein Signal mit einer Kurvenform erzeugt, die unmittelbar einen Übergang des'Videosignals .

• von einem ersten Pegel zu einem zweiten Pegel folgend

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einen Anstieg und unmittelbar einem Übergang des Videosignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel folgend einen Abfall hat; das Signal mit dieser Kurvenforrn wird als ein Teil der Versetzungsspannung mit dem verzögerten Videosignal kombiniert. ■

Vcrzugsv/eise wird das Signal mit dieser Kurvenform mittels einer Schaltung erzeugt, die eine zweite-Filtereinrichtung, welche eine kleinere Zeitkonstante als die erste Filtereinrichtung hat und das Videosignal durch- " läßt, eine Einrichtung zum Abschwächen des Ausgangssignals der zv/eiten Filtereinrichtung im Verhältnis zum Ausgangssignal der ersten Filtereinrichtung und eine Einrichtung zum Addieren des abgeschwächten Signals mit dem Ausgangssignal der ersten Filtereinrichtung aufweist. Das eingegebene Videosignal wird gleichzeitig in B£äti£ auf das an die erste und die zweite Filtereinrichtunr, angelegte Signal verzögert und negativ bzw. unter drückend mit dem Ausgangssignal der Addiere inrichtur.^ kombiniert., um das Differenzsignal zu erzeugen.

Vorteilhafterweise wird das Kurvenfcrm-Signal durch ein zusätzliches Signal ergänzt, das mittels einer zweiten Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des Ausgangssignals der zweiten Filtereinrichtung und mittels einer zweiten Abschwächeinrichtung für das Herabsetzen des Ausgangssignals der- zweiten Verzögerungseinrichtung erzeugt wird. Das zusätzliche Kurvenform-Signal ist im wesentlichen

zu dem verzögerten Videosignal komplementär.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei- :spielen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

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Fig. 1 ist 'ein Blockschaltbild der Rauschunterdrükkungsschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten eines Tiefpaßfilters nach Fig. l. ■ ,

Fig. 3 ist ein- Kurvenformdiagramm für die Beschreibung der Wirkungsweise der- Rauschunterdrückungsschal-■■' tung'.' .

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der Rauschunterdrük-

. ..-■ kungsschaltung gemäß einem zweiten AusfUhrungs- · """-" beispiel.

In der Fig. 1 ist die.Rauschunterdrückungsschaltung gemäß einem ersten· Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Schaltung nimmt an einem Eingang 1 ein demodüliertes Leuchtdichtesignai auf und gibt an einem Ausgang 2 ein hinsichtlich .des Rauschens kompensiertes bzw. korrigiertes Ausgangs-.signal ab. Die Raucchunterdrückungsschaltung weist -eine

²⁵. Verzogerungsschaltung 10 und Tiefpaßfilter 11 und 12 auf. Das Tiefpaßfilter 11, für das ein typisches Beispiel

. in der Fig. 2 gezeigt ist, ist nach einer Bessel-Funktion ausgelegt, die als Merkmal eine konstante Anstiegszeit hat, welche typisch in einem Bereich zwischen 0,5 und

2 }js -liegt. Andererseits, ist das Tiefpaßfilter 12 ein RC-Filter mit einer kürzeren Verzögerungszeit als das Tiefpaßfilter 11.

Die Verzögerungsschaltung 10 ist an den Eingang so ange-

schlossen, daß sie eine Verzogerungszeit um eine Horizon-

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talabtastzeilen-Periode abzüglich einer Zeit T herbeiführt, die die der Verzögerungsschaltung eigene Anstiegszeit sein kann und im wesentlichen gleich der Anstiegszeit des Tiefpaßfilters 11 ist. Somit wird bei den: Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eigentlich das Signal b urn IH -T bezüglich des Signals a verzögert, wobei H 'die Horizontalabtastzeilen-Pericce ist. Da jedoch zwischen, den Signalen benachbarter Horizontalabtastungen eine starke Korrelation besteht, ist ein Signal a aus einer nächsten Florizcntalabtastung nahezu Identisch mit einem Signal einer vorangehenden Abtastung, jedoch gemäß. der vorstehenden Darstellung in Bezug auf das Signal b um T verzögert. Daher stellt das Eingangssigna] der Verzögerungsschaltung 10 ein gegenüber dem Signal b verzögertes Videosignal dar. Das mit Rauschen behaftete eingegebene Leuchtdichtesignal gemäß der Darstellung bei a in Fig. 3 ist somit durch die Verzügerungsschaltung 10 so verzögert, daß das Ausrangssignal· dieser
. : Schaltung mit einer Kurvenform b auftritt, die einen.

Schwarz-Weiß-Übergang hat, der zu einem 2'eitpunkt erscheint, welcher bezüglich des Schwarz-Weiß-Übergangs des Signals a für die 'nächste Korizcntalabtastpericde um das Intervall T vorverlegt ist. · ·

Das Ausgangssignal der Verzögerungsschal tung 10 .wird -;an die Filter 11 und 12 angelegt, in denen die Rausch-

• komponente des Videosignals unterdrückt v/ird. Das von.

■ Rauschen freie Ausgangssignal des Filtere 11 wiru als Signal c an einen Eingang eines Addierern 14 angelegt, während das vom Rauschen freie Ausgangssigrial des Filter-12 als Signal d an ein Dämpfungsglied 13 und von dort als Signal d¹ an einen zweiten Eingang des- Addierers 14 angelegt" wird. Aufgrund des Zeitkcr.staatenwerts, der

■ größer als derjenige des Filters 12. ist, steigt -cat; Aue- ·

^ gangssignal c des filters 11 auf line&re Weise zu einet«

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-1 ZeLt;,unKt an, der- in Bezug auf die Anstiegsflanke des Signειΐs b verzögert ist, während das Ausgangssignal des Filters 12 eine exponentielle Anstiegsflanke hat, die früher als die lineare Anstiegsflanke des Ausgangssignals

-5 des Filters 11' auftritt. Das Signal d wird mittels des Dämpfungsglieds 13 im Verhältnis zum Signal c in geeigneter Weise heruntergeteilt. Die Signale c und d· werden · in dem Addierer 14 addiert, der ein zusammengefaßtes ■ Signal e abgibt. Dieses Signal wird an den Negatlv-Ein-

10. gang eines Differenzverstärkers 15 angelegt und mit dem an äen Positiv-Eingang des Differenzverstärkers angelegten Signals a kombiniert. Daher wird die Differenz zwischen den Signalen a und e erfaßt und -an einen Begrenzer lö angelegt, der einen Schnittpegel bzw.' Schwellenwert gemäß der Darstellung durch 1 in Fig. 3 hat und eine Versetzungsspannung f abgibt. Diese Versetzungsspannung wird an den Negativ-Eingang eines Differenzverstärkers

·' 17 angelegt, der an seinem Positiv-Eingang das Signal

. von dem Eingang 1 aufnimmt. Gemäß der Darstellung durch eine Kurvenform g in Fig. 3 hat das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 17 einen Schwarz-Weiß-Übergang, der. dem Schwarz-Weiß-Übergang des Signals a entspricht, und eine vordere Schwarzschulter mit einer vorangehenden Flanke g'.,· aie von dem Schwarzpegel weg ansteigt. Aufgrunci " der Kompensation durch die Flanke 'des Signals d_/ ■ "die unmittelbar auf den Schwarz-Weiß-Übergang' des Signals • b folgend ansteigt, steigt entsprechend diesem Übergang die verangehende Flanke g¹ mit einer verringerten Rate

an.
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• Bei.den: Weiß-Schwarz-Übergang des Eingangssignals, a haben die -Signale a und b das dein vorangehenden Spannungsverhältnis entgegengesetzte Spannungsverhältnis. Daher fällt ,: das Signal g im Ansprechen auf den V.'eiß-Schwarz-Übergang des Signals b mit einer allmählich verringerten Rate

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ab und bildet eine Flanke g', v/cnach es flach ausläuft und eine hintere. Weißschul·ter bildet, bevor es steil auf den Schwarzpegel abfällt.

Vorzugsweise wird in den Ausgangskreis des Begrenzers 16 ein Dämpfungsglied 18 geschaltet. Dieses

■ ' glied wird dazu verwendet, das Ausgangssignal f des Begrenzers mit einer Amplitude unterhalb des Schnittpegelc des Begrenzers im Verhältnis zur Amplitude des an den Differenzverstärker 17 angelegten Signals a einzustellen. Wenn die Signale a und f ein Spannungsverhältnis von 1:1 haben, können die Rauschkempenenten vollständig unterdrückt werden; wenn dieses Verhältnis 1:0,7 beträft, werden die Pegel der vorderen und der hinteren Schulter verringert, obzwar die Rauschunterdrückung geringfügig verschlechtert sein kann. .Die Einstellung auf das Verhältnis 1:0,7 ist jedoch vorteilhaft, da sie das Bild mit einer verringerten Leuchtdichte an aen Schwarz-V.'erß- ^; Grenzen und mit einem gut ausgewogenen Verhältnis der Leuchtdichte über den ganzer, bildschirm erscheinen ' läßt.

Als alternative Ausführungsfcrm kann statt der •Verzögerungsschaltung 10 gleichermaßen eine in Fig. "4 gezeigte •Verzögerungsschaltung 19 mit einer Verzc^erungsz'eit T ²^ eingesetzt v/erden. Diese Verzögerungsschaltung 19 wird zwischen den Eingang 1 und die Positiv-Anschlüsse der Differenzverstärker 15 und 17 geschaltet. Das Eir.gangs-Videosignal vom Eingang ί wird direkt als Signal b an die Tiefpaßfilter 11 und 12 angelegt., wahrend das Aus-

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gangssignal der Verzögerungsschaltung 19 als Signal a an die Differenzverstärker 15 und 17 angelegt wird.

Die Fig. 5 ist eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der RauschunterdrückungGschaltup.g , wobei den Teilen in Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen

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Uezu 'y. z.e ichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind.· Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbe !.spiel darin, daß es zusätzlich ein· Paar aus Yurzögerungsschaltungen 20 und 21, deren Eingänge i,e,T.eir.sam mit der:: Ausgang des Tiefpaßfilters 12 verbunden sind, ein Paar aus Dämpfungsgliedern 22 und 23, die jeweils mi,t dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 20 bzw. 21 verbunden sind, und einen Differenzverstärker· 25 ent-, hält, dessen. Positiv-Eingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 1.7 verbunden ist, während die Ausgangssignale der Dämpfungsgliecer 22 und "23 mittels eines Addierers 24 zu sanim enge faßt und dem Negativ-Eingang des Differenzverstärkers 25 zugeführt werden. Die Verzögerungsüchaltungen 20 und 21 haben verschiedene Verzögerungszeitwerte, die im Zusammenhang mit der Anstiegszeit und <ien, Spannungspegel der vorderen .Flanke g¹ und der hinteren Flanke g" des Signals g bestimmt werden. Im einzelnen erteilt die Verzögerungsschaltunp, 20 dem Signal d eine Verzögerungszeit t. , so daß die Anstiegs flanke des Ausgangssignals h der Verzögerungsschaltung mit einem niedrigen Spannungspegel der vorderen Flanke g¹ zusammentrifft und die Abfallflanke des Ausgangssignals mit einem - "". höherer: Spannungspegel der hinteren Flanke g" überein-."- stin.v.t ; (siehe Fig. 3). Andererseits führt die Verzö- «ferimgTSochaltung 21 eine Verzögerungszeit t ein, so ."■-dü'fj ο Le'.Anstiegsflanke des Ausgangssignals i der Verzögerur.gsschal tutig mit einem höheren Spannungspegel der vorderen Flanke g¹. übereinstimmt und die Abfallflanke ■de:;> Aus^'angss igna.1 s mit einem niedrigeren Spannungspegel

der hinteren Flanke g" übereinstimmt.

Die verzögerten Signale h und i v/erden jeweils mittels des Dämp.fungsglicds 22 bzv/. 23 auf einen typisch in einerr.' Bereich zwischen 2 % bis 7 .% des ursprünglichen Pegels ·

liegenden Wert herabgesetzt, um Versetzungsspannungen

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h¹ und i' zu erzeugen. Diese Verse tzungsspanr.ungen werden in dem Addierer 24 addiert und mit dem Signal £ kombiniert, um dessen vordere und·hintere Schulter zu versetzen und ein Ausgangssignal gemäß -der Darstellung bei j zu erzeugen.

In einer Rauschunterdrückungsschaltung wird zum Ausscheiden ' vcn Rauschkomponenten ein Eingangs-Videosignal· an ein Paar aus Tiefpaßfiltern mit einem hohen bzw. einen.

niedrigen Zeitkcnstantenwert angelegt, wonach das von: Rauschen freie Ausgangssignal des Tiefpaßfilters mit der kleineren Zeitkonstante herur.ter^eteilt und mit de::_: vom Rauschen freien Ausgangssignal des Tiefpaßfilters mit der großen Zeitkenstante kombiniert wird. Gleichzei-

*5 tig wird das Eingangs-Videosignal in Bezug auf das an die Tiefpaßfilter angelegte Signal verzögert und an eineh Differenzverstärker angelegt, mit"dem die OiiTerenz zwischen dem verzögerten Signal und uen kombinierten Ausgangssignalen der Tiefpaßfilter erfaßt und einem begren-

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zer zum Erzeugen einer Versetzungsspannung zugeführt wird. Diese Versetzungsspannung wird negativ mit dem, verzögerten'Videosignal kombiniert.

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Claims

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Dipl.-Ing. R. Kinne . Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2 j

Tel.: Ö89-539653 f

Telex: 5-24 845 tipat §

Telecopier: 0 89-537377 f cable: Germaniapatent

13. April 1983

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Case G4-8303-MK

Patentansprüche

(ly

1/ Rauschunterdrückungsschaltung zürn Verarbeiten ' |

.- ■·■ ι

eines Videosignals mit einem ersten Tiefpaßfilter für · $ den Durchlaß des Videosignals, einer Verzögerungseinrich- f tuny, zum Verzögern des Videosignals, einer Einrichtung· « zürn Erfassen der Differenz zwischen dem verzögerten Vi- | deosignal und dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters und I zürn Erzeugen eines Differenzsignals, einem Begrenzer, | der zum Erzeugen einer Versetzungsspannung einen vcrbe- ' ^: ■■ % stimmten Schnittpegel zum Sperren des über dem Schnittpe- f gel. liegenden . Teils des Differenzsignals hat, und einer .."-'*." Γ" Mischeinrichtung zum Kombinieren der Versetzungsspannung , rait de:n verzögerten Videosignal, gekennzeichnet duch eine' Xurvenfcrmungseinrichtung (12 bis 14; 20 bis 24) ■ die auf das Videosignal durch Erzeugen eines Signals ν d' ) anspricht, tias eine Kurvenform mit einem unmittelbar eiriern Übergang des Videosignals von einem ersten Pegel auf einen zweiten Pegel folgenden Anstieg und einem unmittelbar einem Übergang des Videosignals von dem zweiten . "■':M^:'< Pegel auf den ersten Pegel folgenden Abfall hat und das ■ ■

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als ein Teil der Versetzungsspannung (f) nit de:n verzö-. gerten Videosignal (a) kombiniert wird.
2. RauschunterdrückungsschaLtung nach Anspruch 1, 3!

dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Verzögerungseinrichtung (10) hervorgerufene Verzögerungszeit im wesentlichen gleich der Anstiegszeit des ersten Tiefpaßfil-3* ters (li) ist. ·
3. Rauschunterdrückungsschaltung nach Anspruch 1

oder 2, gekennzeichnet durch eine ' Dämpfungseinrichtung

(18) zum Abschwächen des Ausgangssignals des Begrenzers

(16) in Bezug auf die Amplitude des verzögerten Video-

: · signals (a).
■ 15
4. Rauschunterdrückungsschaltung nach einem der • Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenformungseinrichtung ein zweites Tiefpaßfilter "(i'2) für den Durchlaß des Videosignals (b) mit einer kleineren Zeitkonstante als das erste Tiefpaßfilter (11), eine Abschwächeinrichtun^ (13), die zürn Erzeugen des Kurven- · form-Signals (d¹) das Ausgangssignal des zweiten Tiefpaßfilters in Bezug auf das Ausgangssignal· .des erster. Tiefpaßfilters abschwächt, und eine Addiereinrichtur.g

(14) zum Addieren des Kurvenform-Signals tr.it dem Ausgängssignal des ersten Tiefpaßfilters aufweist.
5. Rauschunterdrückungsschaltung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenfcrmungseinrichtung

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. eine zweite Verzögerungseinrichtung (20,21) zum-Verzögern des Ausgangssignals des zweiten Tiefpaßfilters (12) und eine zweite Abschwächeinrichtung (22,23) zum Abschwächen des verzögerten Aiu^'.angssignals des zweiten Tiefpaßfilters und Anlegen' desselben an· die Mischeinrichtung (25}

■ ■ "

aufweist.

' /II

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¹
6. Rauschunterdrückungsschal tung nach Anspruch 5, ■ dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungseinrichtung· (20,21; mehrere Verzögerungsschaltungen mit unterschiedlichen Verzögerungszeitwerten für das geson-⁵ derte Verzögern des Ausgangssignals des zweiten Tiefpaßfilters (12) aufweist und daß die zweite Apschwächein richtung (22,24) mehrere Dämpfungsglieder aufweist, die jeweils mit dem Ausgang einer der mehreren Verzögerungsschal tungen verbunden sind.
10 . ' .. ·