DE3506942A1 - Farbfernsehkamera mit digitaler signalverarbeitung - Google Patents
Farbfernsehkamera mit digitaler signalverarbeitungInfo
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Description
35069A2
RCA 80 632 Ks/Ri
U.S. Serial Nos. 584,861
635,831
Filed: February 29, 1984
July 30, 1984-
July 30, 1984-
RCA Corporation
201 Washington Road, Princeton, N.Y. (US)
201 Washington Road, Princeton, N.Y. (US)
Farbfernsehkamera mit digitaler Signalverarbeitung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera mit mehreren Bildaufnehmern zur Erzeugung mehrerer Signalkomponenten,
die im Multiplex einem einzigen Analog/ Digital-Wandler zugeführt werden, der den Signalkomponenten
gemeinsam ist.
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Tragbare Farbfernsehkameras sind für den Zweck der elektronischen Reportage allgemein üblich und werden auch für
den Heimgebrauch zunehmend verwendet. Die Verarbeitung der Videosignale erfolgt bei diesen Kameras gewöhnlich in Analogtechnik.
Die Synchronisierschaltungen bestehen üblicherweise fast ganz aus Binärschaltungen, in denen Signalpegel
zur Darstellung von "Eins" und "Null" (d.h. "Ein" und "Aus") verwendet werden und die manchmal als Digitalschaltungen
bezeichnet werden. Es ist bekannt, Videosigna-Ie beim Fernsehen mit Hilfe von Digitalschaltungen zu verarbeiten,
die in Kombination eine große Anzahl möglicher Amplituden darstellen und nicht nur zwei, wie bei den eben
erwähnten Synchronisierschaltungen. So können beispiels-
— D —
weise verschiedene Kombinationen von acht Ein/Aus-Digi-
talsignalen bis zu 2 mögliche Amplituden repräsentieren, womit es gelingt, das Videosignal mittels stabiler Digitalschaltungen
darzustellen. Zu den] Vorteil der Stabilitat kommt noch hinzu, daß manche Signalverarbeitung, die
in Analogform schwer oder überhaupt nicht zu realisieren ist, in Digitalform leicht möglich wird. So lassen sich
z.B. in der Digitaltechnik Schaltungen realisieren, die eine lange Signalverzögerung ohne Änderung der Signalamplitude
bringen sollen.
Der erste Schritt der Erzeugung eines Videosignals in einer Kamera geschieht mittels derjenigen Einrichtung, die
das Licht einer Szene in ein Signal umwandelt und allgemein als "Bildaufnehmer" (Imager) zu bezeichnen ist. Moderne
Fernsehkameras verwenden farbzerlegende Prismen und mehrere Festkörper-Bildaufnehmer, um zeitlich gequantelte
analoge Videosignale zu erzeugen, die den roten, grünen und blauen Anteil der aufgenommenen Szene darstellen. Die
US-Patentschrift 4 167 755 offenbart eine Kamera mit drei Festkörper-Bildaufnehmern in CCD-Bauweise (sogenannte ladungsgekoppelte
Bauelemente), um unter Steuerung durch einen Takt- oder Impulsgenerator die Signale für die Farben
Rot, Blau und Grün zu erzeugen. Die von den Bildaufnehmern erzeugten Videosignale werden in bekannter Weise
unter Steuerung durch den Taktgenerator in rauscharmen Verstärkerschaltungen oder in doppelt-korrelierten Abfrage-
und Halteschaltungen verarbeitet.
Wenn eine digitale Signalverarbeitung gewünscht ist, erfolgt die dazu notwendige Analog/Digital-Umwandlung an einem
Punkt in der Schaltung, wo das analoge Signal auf einen
genügend hohen Wert verstärkt ist. Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) haben im allgemeinen Probleme hinsichtlich
der Linearität und des Arbeitsbereichs und hinsichtlich Offseterscheinungen.
Um den sogenannten Aliase- oder Umfalteffekt zu vermeiden,
muß die zur Analog/Digital-Umwandlung gehörende zeitliche Quantelung oder Abfrage mit einer Geschwindigkeit
erfolgen, die mindestens doppelt so hoch wie die höchste Frequenz des darzustellenden Eingangssignals ist.
Praktische Überlegungen wie z.B. der Gedanke an endliche Filter-Grenzfrequenzen lassen es zweckmäßig erscheinen,
den A/D-Wandler mit Geschwindigkeiten zu betreiben, welche die höchste Frequenz des Eingangssignals um das Drei-
oder Vierfache oder noch mehr übersteigen. Handelt es sich bei dem Eingangssignal um ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal,
in welchem die Farbinformation einem Hilfsträger aufmoduliert ist, der dem Leuchtdichtesignal bei
einer hohen Frequenz hinzugefügt ist (3,58 MHz beim NTSG-Fernsehen),
dann wird man den A/D-Wandler üblicherweise mit 14,3 MHz betreiben. Bei solchen Geschwindigkeiten
bringen A/D-Wandler das zusätzliche Problem, daß sie viel Leistung verbrauchen und somit Wärme während des Betriebs
erzeugen.
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Es ist bekannt, zur Analog/Digital-Umwandlung mehrererKanäle,
die einzelne Komponenten eines Farbfernsehsystems übertragen, einen einzigen A/D-Wandler zu verwenden, wie
es z.B. in den US-Patentschriften 4 I50 397, 4 163 248,
4 240 103 und 4 364 080 beschrieben ist. Im Falle der beiden
erstgenannten Patentschriften wird ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal in einzelne Komponenten decodiert
(im Falle der drittgenannten Patentschrift kommen die Komponenten von den Bildaufnehmern einer Kamera), und diese
Komponenten werden dann im Zeitmultiplex einem A/D-Wandler zugeführt und weiterverarbeitet. Im Falle der letztgenannten
Patentschrift empfängt ein digitaler Video-Analysator das
Videosignal aus einer externen Quelle, formt es in einzelne Komponenten um und legt diese Videokomponenten im Zeitmultiplex
an einen A/D-Wandler zur weiteren Verarbeitung. Wie in der zweitgenannten US-Patentschrift zugegeben wird,
führt die Zeitmultiplex-Aufteilung zu Informationsverlusten.
Diese Verluste resultieren daher, daß während des Intervalls,
in welchem der Multiplexer den A/D-Wandler mit
einer bestimmten Signalkomponente koppelt, die gleichzeitig mit dieser gerade umgewandelten Komponente ankommenden
Signalkomponenten verlorengehen. Der Informationsverlust führt zwangsläufig zu einem Verlust in der Auflösung.
Um die Auflösungsverluste zu vermeiden, die sich dadurch ergeben, daß ein im Multiplex betriebener A/D-Wandler
die Signale der gerade nicht angekoppelten Kanäle nicht umwandeln kann, könnte man einen A/D-Wandler so anschliessen,
daß er ein einziges Signal empfängt, welches die Gesamtheit der Leuchtdichte- und Farbartinformation der
Szene enthält, wie es in der US-Patentschrift 4 422 094·
beschrieben ist. Dies läßt sich in Verbindung mit einer Kamera z.B. dadurch erreichen, daß man einen einzigen
Bildaufnehmer in bekannter Weise mit einem Farbstreifen- oder Damebrett-Filter verwendet, um ein Signal zu erzeugen,
das von Bildpunkt zu Bildpunkt jeweils eine andere Farbe wiedergibt. Solche Farbkameras, die mit einem einzigen
Bildaufnehmer arbeiten, haben sich jedoch wegen Kolorimetrieproblemen als nicht erfolgreich für Qualitätsfernsehen
erwiesen, und außerdem ist die Auflösung solcher Kameras relativ gering, weil der Abstand zwischen
den Bildpunkten, die jeweils dieselbe Farbe darstellen, relativ groß ist. Wenn z.B. das Farbmuster in Horizontalrichtung
rot-grün-blau-rot-grün-blau ist, dann liegen zwischen den Grün-Bildpunkten (die den Hauptanteil der
Leuchtdichte ausmachen) jeweils zwei andere Bildpunkte.
Um also Auflösungsverluste zu vermeiden, könnte man drei Bildaufnehmer verwenden und für den Signalkanal jeder
Farbe jeweils einen A/D-Wandler vorsehen, wie es in der US-Patentschrift 3 617 626 beschrieben ist. Man könnte
denken, daß sich die erforderliche Betriebsfrequenz jedes A/D-Wandlers vermindern ließe, wenn man jeweils einen
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Λ Wandler für jeden Kanal anstatt einen Wandler für ein
zusammengesetztes Signal verwendet, womit der Leistungsverbrauch jedes Wandlers geringer wäre. Nun erzeugen die
Bildaufnehmer einer Farbkamera normalerweise aber Rot-, Grün- und Blau-Primärsignale R, G und B, die anders als
die In-Phase und Quadratur-Farbsignale I und Q breitbandig sind (da alle drei Primärfarbsignale zur Bildung
des breitbandigen Leuchtdichtesignals benötigt werden). Somit hat die Verwendung von drei Bildaufnehmern, einen
für jeden Kanal, keinen wesentlichen Einfluß auf die erforderliche Betriebsfrequenz. Außerdem können die oben
erwähnten Nichtlinearitäten und Offsets der A/D-Wandler Anlaß zu Kolorimetrieproblemen geben, wenn man gesonderte
A/D-Wandler für jeden Kanal einer Kamera verwendet. Wenn z.B. gleiche analoge Eingangssignale R, G und B an die
drei A/D-Wandler gelegt werden (einen für jeden Verarbeitungskanal),
dann können die Nichtlinearitäten dazu führen, daß die erzeugten Digitalsignale für R, G und B ungleich
sind. Diese ungleichen Digitalsignale bringen dann
Kolorimetrieprobleme.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in Verbindung mit einer tragbaren Fernsehkamera die Anwendung
digitaler Signalverarbeitung wegen ihrer relativ hohen Stabilität besonders vorteilhaft erscheint, wenn
man an die Umgebungseinflüsse wie Kälte, Wärme und Stoßbelastungen denkt, denen tragbare Kameras ausgesetzt sind.
Außerdem ist wegen der Batteriespeisung tragbarer Kameras
eine geringe Leistungsaufnahme erwünscht, so daß die Ver-Wendung
eines einzigen A/D-Wandlers zweckmäßig ist, selbst wenn mehr als ein Signalwandler vorhanden ist. In einer
festen Studiokamera ist die digitale Signalverarbeitung ebenfalls vorteilhaft, da hierbei weniger Ausrichtmaßnahmen
erforderlich sind. In diesem Fall wird die Verwendung eines einzigen A/D-Wandlers die Anzahl von Bauteilen in
der Kamera vermindern, was aus Gründen der Zuverlässigkeit und der Kosten zweckmäßig ist. Der Auflösungsverlust, der
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-ΙΟΙ sich beim oben erwähnten Stand der Technik infolge der
dortigen Verwendungsart eines einzigen A/D-Wandlers ergibt, ist jedoch für Qualitätsfernsehen unannehmbar.
Eine weitere Erkenntnis ist, daß nicht nur A/D-Wandler begrenzte Geschwindigkeit haben, sondern daß die Geschwindigkeit
von Festkörper-Bildaufnehmern wie z.B. den mit
Ladungsübertragung arbeitenden Exemplaren noch mehr begrenzt ist und daß diese Bildaufnehmer zusätzlich beschränktes
Auflösungsvermögen haben. Somit nutzt eine Kamera mit mehreren CCD-Bildaufnehmern, deren jeder einen gesonderten
A/D-Wandler ansteuert, nicht den Vorteil der potentiellen Geschwindigkeit jedes der Wandler, und außerdem ist ihre
Auflösung durch die endliche Anzahl lichtfühlender Bereiehe
auf dem Bildaufnehmer begrenzt. Die Erfindung beruht schließlich noch auf der Erkenntnis, daß Festkörper-Bildaufnehmer
vom Ladungsübertragungstyp wie z.B. CCD-Bildaufnehmer
naturgemäß eine taktsteuerbare Speicherfunktion haben, die in vorteilhafter Weise mit einer einfachen
Taktsteuerung ausgenutzt werden kann, um eine Zeitverzögerung zu bewirken, was die Zeitmultiplex-Aufteilung vereinfacht.
Die Wesensmerkmale einer erfindungsgemäßen Anordnung zur digitalen Signalverarbeitung in einer Farbfernsehkamera
sind im Patentanspruch 1 zusammengefaßt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Eine erfindungsgemäß ausgestattete Farbfernsehkamera enthält mehrere Bildaufnehmer, die unter dem Einfluß eines
Steuersignals getrennte Signale erzeugen, welche die Information eines Bildes enthalten. Ein Zeitmultiplexer
koppelt die Signale von den Bildaufnehmern auf einen A/D-Wandler. Um Auflösungsverluste zu vermeiden, erfolgt die
Taktsteuerung der Bildaufnehmer so, daß Signale aus ihnen jeweils dann ausgelesen werden, wenn der A/D-Wandler verfügbar
ist. - 11 -
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Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Figuren 1 und 6 zeigen in vereinfachten Blookschaltbildem
erfindungsgemäße Fernsehkameras, einmal mit drei Bildaufnehmern und einmal mit zwei Bildaufnehmern,
wobei Einzelheiten eines Bildaufnehmerσ
in Fig. 1b dargestellt sind;
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Amplitude verschiedener Taktsignale in der Anordnung nach
Fig. 1 während des Betriebs;
Fig. 3 ist ein vereinfachtes Logikschaltbild eines Taktgenerators
zur Erzeugung von Signalen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind;
Fig. 4- ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Multiplexerschaltung
zur Verwendung in der Anordnung nach Fig. 1;
Figuren 5& bis 5c zeigen jeweils in Blockform Einzelheiten
von Teilen der Anordnung nach Fig. 1.
In der Kamera nach Fig. 1 bildet eine Linse 10 ein Bild (nicht dargestellt) über ein farbzerlegendes Prisma 18
auf einen rotempfindlichen Bildaufnehmer 12, einen grünempfindlichen Bildaufnehmer 14 und einen blauempfindlichen
Bildaufnehmer 16 ab. Ein Takt- und Synchronsignalgenerator 20 steuert die Taktschritte der Bildaufnehmer 12 bis 16,
bei denen es sich um Typen handeln kann, die mit Teilbildübertragung (Halbbildübertragung) arbeiten. Jeder Bildaufnehmer
hat ein lichtintegrierendes "A"-Register, ein gegenüber
Licht abgeschirmtes Teilbild-Speicherregister "B" und ein Zeilen-Speicherregister "C", die alle durch mehrphasige
TaktSignale gesteuert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform
werden das A-, das B- und das C-Register jeweils
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durch ein dreiphasiges Taktsignal gesteuert, d.h. zu federn
Bildaufnehmer führen jeweils insgesamt neun Steuerleitungen.
Jeder Pestkörper-Bildaufnehmer kann ein ladungsübertragendes
Bauelement vom CCD-Typ sein, wie es vereinfacht in Fig. 1b dargestellt ist. Auf das A-Register 90 des
Bildaufnehmers wird Licht fokussiert, woraufhin in seinen Oberflächen Photoelektronen erzeugt werden. Die Photoelektronen
werden durch Kanalbegrenzungen 94· an einer Bewegung
in Horizontalrichtung gehindert (d.h. innerhalb vertikaler Kanäle gehalten). Somit ist die Anzahl von Bildpunkten
in der Horizontalrichtung durch die Anzahl der Kanalbegrenzungen gegeben. Die Kanalbegrenzungen sind schmal,
so daß die maximal mögliche Anzahl von Bildpunkten in der Horizontalrichtung untergebracht werden kann; mit
der derzeitigen kommerziellen Technik bleibt es jedoch bei weniger als 500 Bildpunkten pro Horizontalzeile. Im
Bildaufnehmer nach Fig. 1b wird die Vertikalbewegung der angesammelten bildrepräsentativen Ladung durch mehrphasige
Taktspannungen gesteuert, die an Steuerelektroden 96
angelegt werden. Nach einer Integrationszeit werden diese Taktsignale eingeschaltet, um zu bewirken, daß sich die
Elektronen in entsprechende Teile des B-Speicherregisters 98 bewegen, das frei von Lichteinflüssen ist. Die Ladung
in jedem Paket jeder Horizontalzeile wird in Parallelform aus dem B-Register 98 in das C-Register 99 getaktet, aus
dem die bildpunktcharakteristischen Ladungspakete dann in Serienform mit Hilfe von Taktsignalen, angelegt an zugehörige
Taktelektroden 97, hinausgeschleust werden. Beim
Fehlen eines Taktsignals bleiben die Signale im B- und im C-Register gespeichert.
Die Arbeitsgeschwindigkeit eines mit Ladungsübertragung arbeitenden Bildaufnehmers ist in der Vertikalrichtung
begrenzt, weil im Normalbetrieb Ladungspakete von einer in eine andere Potentialmulde (gleichsam Kondensator)
über Stromwege bewegt werden, die einen ohmschen Widerstand
haben. Eine solche Struktur ist gleichwertig mit einer ohmisch/kapazitiven Verzögerungsleitung (RC-Leitung),
bei welcher es einer endlichen Zeitspanne bedarf, um einen Kondensator zu entladen, während der nächste
aufgeladen wird.
Die Arbeitsgeschwindigkeit in der Horizontalrichtung ist begrenzt durch die mit der Photolithographie erzielbaren
Mindestgröße der Gatelektroden. Je größer die Gateelektrode
ist (d.h. je langer in Richtung der Ladungsübertragung), desto kleiner sind die im Bereich zwischen den Gateelektroden
vorhandenen elektrischen Randfelder, welche die Kräfte reduzieren, die ein zwischen den Potentialmulden befindliehes
Elektron unter Steuerung durch die Taktsignale zur gewünschten Potentialmulde beschleunigen. Die Geschwindigkeit
in der Horizontalrichtung kann außerdem durch die oben erwähnte RC-Zeitkonstante beeinträchtigt werden.
Die Ausgangssignale jedes Bildaufnehmers 12 bis 16 werden
auf eine jeweils zugeordnete doppelt-korrelierte Abfrageschaltung 22 bzw. 24· bzw. 26 gegeben, wie es an sich bekannt
ist. Die Abfrageschaltungen 22 bis 26 werden vom Taktsignalgenerator 20 mit einer Taktfrequenz gesteuert,
um Pakete elektrischer Ladung von den Bildaufnehmern zu empfangen und ein rauscharmes Videosignal daraus zu erzeugen.
Die Taktfrequenz der doppelt-korrelierten Abfrageschaltungen 22 bis 26 entspricht derjenigen Frequenz, mit
welcher einzelne Signalproben (Ladungspakete) aus den Bildaufnehmern 12 bis 16 getaktet werden. Die von den Abfrageschaltungen
22 bis 26 abgeleiteten Signale werden auf Verstärker 28 bis 32 gegeben, um sie auf das erforderliche
Maß zu verstärken, und die so verstärkten Bildrepräsentativen Signale werden dann an die Eingänge 34·,
36 und 38 einer Zeitmultiplexerschaltung 4-0 gegeben, deren
Umschaltfrequenz vom Taktsignalgenerator 20 nesteuort wird.
Die vom Zeitmultiplexer 4-0 ausgewählten Signale werden einem
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Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 42 zugeführt, um
sie in Digitalform umzuwandeln. Die digitalen bildrepräsentativen Signale gelangen vom A/D-Wandler 42 zu Digitalschaltungen,
die durch zwei Blöcke 44 und 46 dargestellt sind, deren erster mit "individuelle Korrektur der
Kanäle" und deren zweiter mit "gemeinsame Korrektur aller Kanäle" beschriftet ist. Die von diesen Korrekturschaltungen
44 und 46 behandelten Signale werden an einen Digital/Analog-Wandler
(D/A-Wandler) 48 gelegt. Das die Farbkomponenten sequentiell enthaltende Ausgangssignal
des D/A-Wandlers 48 wird einem Demultiplexer zugeführt,
der als Umschalter 50 dargestellt ist. Der Demultiplexer 50 ist ähnlich aufgebaut wie der Multiplexer 40 und wird
synchron mit diesem betrieben, um die Komponenten aus der Signalverarbeitung nacheinander auf zugeordnete Abfrage-
und Halteschaltungen, Zeitverzögerungseinrichtungen oder
Speicherschaltungen zu geben, die in der Zeichnung als Kondensatoren 52 bis 56 dargestellt sind. Im dargestellten
Fall handelt es sich um die Farbkomponenten Y, I und Q, die aus den Komponenten R, G- und B durch Matrizierung
im Laufe der digitalen Signalverarbeitung gewonnen wurden. Alternativ kann es sich auch um die Komponenten R, G und
B handeln, in diesem Fall wäre eine analoge Matrizierschaltung
nach den Filtern 52 bis 56 erforderlich. Die Signale
Y, I und Q werden einem herkömmlichen NTSC-Codierer zugeführt,
der als Block 58 dargestellt ist und worin die Signale I und Q einzeln den in Quadratur stehenden Phasen
eines Hilfsträgers aufmoduliert werden und das daraus resultierende
Farbartsignal mit dem Leuchtdichtesignal summiert
wird, um ein herkömmliches NTSC-Signal (oder PAL-Signal)
zu erzeugen, das am Ausgangsanschluß geliefert wird.
Wie oben beschrieben, werden die von den Bildaufnehmern simultan erzeugten Analogsignale durch Zeitmultiplex in
sequentielle Form gebracht, dann in Digitalform umgewandelt und digital in zeitlich sequentieller Form verarbei-
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tet. Nach der Verarbeitung werden die zeitlich sequentiellen Digitalsignale in Serienform auf einen D/A-Wandler gegeben
und in zeitlich sequentielle Analogsignale umgewandelt. Durch Zeitverzögerungen hinter dem Demultiplexer
werden die Signale wieder in Simultanform zurückgebracht, um sie weiter zu verarbeiten. Die Zeitsequenz (d.h. die
sequentielle Einteilung) der Farbsignale kann vollbildweise, teilbildweise, zeilenweise oder bildpunktweise
sein. Es ist anzunehmen, daß ein mit Bildpunktfrequenz erfolgender Betrieb die beste Kombination von Eigenschaften
bringt.
Um die Gefahr unerwünschter Schwebungen zwischen den Abfragefrequenzen
der verschiedenen Schaltungen und dem Hilfsträger zu vermindern, sollte der Taktgeber, der die
Verarbeitungsgeschwindigkeiten und die Schaltgeschwindigkeiten
steuert, mit dem Farbhilfsträgersignal SC synchronisiert sein. So ist es z.B. üblich, die digitale Signalverarbeitung
mit einer Frequenz von 'I- χ SC (d.h. dem Vicrfachen
der Farbhilfsträgerfrequenz) zu betreiben, was einer Frequenz von ungefähr 14,3 MHz entspricht. Aus diesem
Grund legt der TaktSignalgenerator 20 (4 χ SC)-Taktsignale
an den A/D-Wandler 42 und an die anderen Schaltungen wie
z.B. die Korrektureinrichtungen 44 und 46 und dergleichen.
Um während o'edes Taktsimpulses ein Signal an den digitalen
Signalverarbeitungsteil der Kamera zu legen, müssen die
Multiplexschalter 40 und 50 mit der gleichen Frequenz betrieben werden, nämlich mit dem Vierfachen der Hilfsträgerfrequenz.
Der Schalter 40 durchläuft also einen vollständigen Schaltzyklus (Verbindung des Anschlusses 39
nacheinander mit den Anschlüssen 34, 36 und 38) mit einer Frequenz gleich dem 4/3-fachen des Hilfsträgers (für den
Fall, daß drei Signale multiplexiert werden), was beim NTSC-Fernsehen einer Frequenz von ungefähr 4,77 MHz ent—
spricht. In ähnlicher Weise werden die Bildaufnehmer 12,
14 und 16 und die ihnen zugeordneten doppelt-korrelierten Abfrageschaltungen 22, 24 und 26 mit einer Geschwindigkeit
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entsprechend dem 4/3-fachen der Hilfsträgerfrequenz betrieben (d.h. die Lesung der Bildpunkte erfolgt mit dieser
Geschwindigkeit). Um jedoch zu verhindern,daß durch simultane Taktsteuerung der Bildaufnehmer bei jedem Takt
2/3 der Bildpunkte aus jedem Bildaufnehmer verlorengehen und dadurch ein Verlust an Auflösung entsteht, steuert
der Taktsignalgenerator 20 die Bildaufnehmer mit einer gegenseitigen Phasenversetzung von jeweils 120°. Diese
Taktsteuerung bewirkt, daß die Bildaufnehmer während derjenigen Zeit ausgelesen werden, in welcher der Multiplexer
den A/D-Wandler verfügbar zur Signalverarbeitung macht.
Bei einer Taktfrequenz von 4/3 x SC und einer aktiven
Zeilendauer von 53,55 Jis kann jeder Bildaufnehmer 256
Bildpunkte pro Zeile liefern. Diese Anzahl von Bildpunkten entspricht der Bildpunktmenge, die von gewo.hnlich.en
Festkörper-Bildaufnehmern geliefert wird. Das heißt, die
Signale aus drei Festkörper-Bildaufnehmern des derzeit handelsüblichen Typs passen, nach Vereinigung im Zeitmultiplex,
im allgemeinen zu den Betriebseigenschaften leicht erhältlicher A/D-Wandler.
Die Auslesung von bildpunktcharakteristischen Signalen aus jedem der drei Bildaufnehmer mit einer relativ niedrigen
Frequenz von 4,77 MHz steht im Einklang mit dem Geschwindigkeitsvermögen
des Bildaufnehmers, und für die Phasenverschiebung (Verzögerung der Auslesung) wird in vorteilhafter
Weise das Speicherungsvermögen des Festkörper-Bildaufnehmers
ausgenutzt, um drei sequentielle Signale zu erzeugen, die im Zeitmultiplex vereinigt werden können, so
daß ein Signal mit einer Frequenz von etwa 14,3 MHz erzeugt wird, welches wiederum in Einklang mit dem Geschwindigkeitsvermögen
eines Video-A/D-Wandlers steht.
Mit einer derartigen Ausnutzung der Speicherfähigkeit des Bildaufnehmers entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Abfrage-
und Halteschaltungen, wie sie in der weiten oben
erwähnten US-Patentschrift 4 150 397 beschrieben sind.
Die horizontale Auflösung, d.h. die Anzahl von Bildpunkten pro Horizontalzeile, jedes Bildaufnehmers ist infolge
der Abfragefrequenz von 4,77 MHz auf 256 begrenzt, jedoch
entspricht diese Zahl der effektiven Anzahl lichtempfindlicher Bereiche in jeder Horizontalzeile, wie sie
durch die Anzahl von Kanalbegrenzungen in jedem Bildaufnehmer
bestimmt ist. Somit zieht das beschriebene System Vorteil aus der im Vergleich zur Geschwindigkeit eines
A/D-Wandlers begrenzten Geschwindigkeit und Auflösung jedes Festkörper-Bildaufnehmers, um eine Kamera zu erhalten,
welche die Vorteile eines einzigen A/D-Wandlers hinsichtlich der Linearität, der Leistungsaufnahme und der
Kosten hat, aber ohne Verschlechterung der durch das Vorhandensein von mehreren Bildaufnehmern erzielbaren Qualität.
Die Fig. 2 zeigt, wie die Steuerung der Bildaufnehmer
und der doppelt-korrelierten Abfrageschaltungen zeitlich zueinander abgestimmt ist. Im einzelnen zeigt die Fig. 2a
das (4 χ SC)-Taktsignal 200, das dem ganzen System zugeführt
wird, z.B. auf der Leitung f in Fig. 1. Die Fig. 2b zeigt das Abfragetaktsignal 210, das der Abfrageschaltung
22 angelegt wird und repräsentativ für die zeitliche Lage derjenigen Taktsignale ist, die dem Bildaufnehmer 12 angelegt
werden, um die Auslesung von Signalen aus dem C-Register dieses Bildaufnehmers taktzusteuern. Es sei erwähnt,
daß die Figuren 2b, 2c und 2d lediglich die Zeitbeziehung veranschaulichen, nicht das tatsächliche Taktsignal
zeigen, weil die an die C-Kegister angelegten Taktsignale mehrphasige Signale sind. Die Figuren 2c und 2d
veranschaulichen die zeitliche Lage der Taktsignale 212 und 214, die an die Abfrageschaltungen 24 bzw. 26 gelegt
werden, und außerdem die zeitliche Lage der entsprechenden Taktsignale für die Bildaufnehmer 14 und 16, so daß jede
Abfrageschaltung in dem Augenblick aktiv wird, zu dem das
Signal vom betreffenden Bildaufnehmer zur Verfügung gestellt wird. - 18 -
Die Fig. 3 zeigt teils in Blockform und teils als elektrisches
Schaltbild ein Ausführungsbeispiel des Taktsignalgenerators 20 nach Fig. 1. Gemäß der Pig. 3 ist ein mit
dem Vierfachen der Hilfsträgerfrequenz (4 χ SC) schwingender Oszillator 310 mit einem im Verhältnis 1:3 frequenzteilenden
Zähler (1:3-Untersetzer) 312 gekoppelt, der zwei
Ausgangsklemmen 314- und 316 hat, die während fortschreitender
Zählung periodisch die Zustände 01; 10; 11 annehmen. Diese Zustände werden benutzt, um den jeweils taktzusteuern·
den Bildaufnehmer auszuwählen und den Zustand der Multiplexschalter
sowie den Zustand derjenigen Digitalsignalverarbeitung zu steuern, die den Kanälen individuell zugeordnet
ist. Der Ausgang des Oszillators 310 ist außerdem
mit einem 1:4—Untersetzer 3I8 zur Erzeugung des an
den Codierer 58 zu legenden Hxlfsträgersignals SC und mit
einer Leitung f für die Taktsteuerung der verschiedenen
Digitalschaltungen verbunden. Die (4 χ SC)-Taktsignale
werden jeweils einem Eingang dreier UND-Glieder 320 bis 324 angelegt, um Taktsignale auf die Leitungen b bis d
durchzuschleusen, und zwar abhängig vom Zustand der Logiksignale an den Klemmen 314 und 316. Das UND-Glied 320
wird aktiviert, wenn seine Eingangsklemme 326 "hohen" Zustand hat, was dann der FaIl ist, wenn das UND-Glied
328 aktiviert ist, was seinerseits dann eintritt, wenn die Ausgangsklemme 3I6 hoch und die Klemme 314 niedrig
ist. Wenn also die Klemmen 314- und 316 gleichzeitig hoch
sind, ist das UND-Glied 330 aktiviert, um ein hohes Ausgangssignal
zu erzeugen, das zu einem invertierenden Eingang des UND-Gliedes 328 gelangt, um dieses Glied zu sperren.
Für alle anderen Bedingungen an den Klemmen 314 und 316 aktiviert das UND-Glied 330 das UND-Glied 328. Wenn
also die Klemme 3I6 hoch und die Klemme 314 niedrig ist,
kann das UND-Glied 320 einen Impuls 210 (dargestellt in Fig. 2b) auf die Leitung b durchgeben. In ähnlicher Weise
befähigen die mit 335 und 340 bezeichneten Logikglieder das UND-Glied 322 zur Durchgabe von Taktimpulsen 212 und
das UND-Glied 324 zur Durchgabe von Taktimpulsen 214. Da
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die Zustandskombination an den Ausgangsklemmen des Zählers
312 den jeweils adressierten bzw. taktgesteuerten
Bildaufnehmer eindeutig identifiziert, sind zwei Ausgangsleitungen
e, auf denen diese Zustandskombination erscheint, in der gesainten Kamera mit denjenigen Schaltungen
gekoppelt, die gemäß der Reihenfolge der Bildaufnehmer synchronisiert werden müssen, so daß das dort jeweils
verarbeitete Signal identifiziert werden kann. Es müssen geeignete Verzögerungseinrichtungen verwendet werden,
um das Taktsignal an das gerade verarbeitete Signal laufzeitmaßig anzupassen, d.h. die Laufzeiten der vorangehenden
Schaltungen auszugleichen.
Die Fig. 4- zeigt Einzelheiten des Multiplexschalters 4-0,
der eine erste, eine zweite und eine dritte Torschaltung 4-10 bzw. 412 bzw. 414· enthält, die zwischen eine jeweils
zugeordnete Eingangsklemme 34- bzw. 36 bzw. 38 und eine
Ausgangsklemme 39 des Multiplexschalters gekoppelt sind. Jede dieser Torschaltengen wird durch ein Logiksignal
an ihrem Steuereingang durchgeschaltet. Eine Logikschaltung, die insgesamt mit 4-20 bezeichnet ist und vier UND-Glieder
enthält, schaltet die Torschaltung 4-10 durch, wenn die Leitung el hoch und die Leitung e2 niedrig ist;
im Falle e2 = hoch und el = niedrig wird die Torschaltung 4-12 durchgeschaltet, und wenn beide Leitungen el und e2
hoch sind, erfolgt das Durchschalten der Torschaltung 4-14-.
Die Anordnung nach Fig. 4· kann auch für den Demultiplexer 50 benutzt werden, indem man die Durchverbindungen zu den
Torschaltungen einfach umkehrt.
Die Fig. 5& zeigt in Blockform eine Anordnung, die bei derjenigen
Verarbeitung der Signale verwendet werden kann, wo es einer individuellen Korrektur für jeden Kanal bedarf,
entsprechend dem Block 4-4- in Fig. 1. Die individuellen
Korrekturen sind in der Zeichnung als "Schattierungskorrektur" angegeben, können aber auch andere Arten von Korrekturen
enthalten einschließlich der Korrektur von Signal-
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defekten. In der Anordnung nach Pig. 5a werden die Farbsignale
für Rot, Blau und Grün (R, B und G), die Bildpunkt für Bildpunkt jeweils sequentiell erscheinen und
in Digitalform vom A/D-Wandler 42 geliefert werden, einem Addierer 501 angelegt, wie er an sich bekannt ist, um eine
additive Beeinflussung des Schwarzwertes zu bewirken (Schattierungskorrektur), und das Ausgangssignal des
Addierers 501 wird einem mit Festwertspeicher (ROM) arbeitenden
digitalen Hochgeschwindigkeitsprozessor 502 angelegt, um eine Behandlung im Sinne einer Beeinflussung
des Verstärkungsfaktors für die Regelung des Weißwertes durchzuführen. Der Prozessor 502 kann so realisiert sein,
wie es in Blockform in der Fig. 5b dargestellt ist, die
beispielsaft für einen ROM-gestützten Prozessor (Multiplizierer)
ist, der eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung oder Multiplikation von zwei Videosignalen mit einem
relativ kleinen Speicher durchführt, wie es in der US-Patentschrift 4 470 125 beschrieben ist.
Die Anordnung 502 nach Fig. 5b bewirkt mit Videogeschwindigkeit
eine bildpunktweise Regelung, die sich für kanalabhängige
Korrekturen in einer Mehrkanal-Kamera eignet, z.B. für die erwähnten Schattierungskorrekturen zur Ausräumung
von Ungleichmäßigkeiten im Bildschwarz. Um die Schattierung zu regeln, wenn sich die Videosequenz von
Bildpunkt zu Bildpunkt gemäß einer Folge wie RGBRGB... ändert, ist es notwendig, an Steuerklemmen 510 des Multiplizierers
502 nach der Fig. 5b ein Steuersignal zu legen,
welches das passende Schattierungs-Korrektursignal für jeden der Bildpunkte repräsentiert.
Die Fig. 5czeigt in einem vereinfachten Blockschaltbild
Einzelheiten einer Ausführungsform des Steuersignalgenerators 503 der Fig. 5a, die sich zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits-Steuersignals
für den Prozessor 501 eignet. Der Aufbau der Steuersignalgeneratoren 503 und 504 ist
gleich, so daß nur der Generator 503 beschrieben zu werden
- 21 -
braucht. In der Anordnung nach Pig. 5c speichern mehrere
Speicher mit wahlfreiem oder direktem Zugriff (sogenannte Randomspeicher oder abgekürzt RAM) 532, 54-2 und 552 Informationen
betreffend die Schattierung in Horizontalrichtung. Die Information ist in 8 Bits aufgelöst, kann jedoch gewünschtenfalls
auch eine andere Auflösung haben. Die "Horizontal "-ßandomspeicher 532, 542 und 552 werden durch
einen Horizontal-Adressengenerator 576 adressiert, der Taktsignale über eine Leitung a empfängt und nacheinander
die Speicherplätze der Horizontal-Randomspeicher adressiert,
um an den Ausgängen dieser Speicher Informationen darüber zu liefern, welche Schattierungskorrektur an
verschiedenen Horizontalpositionen erforderlich ist, und zwar sowohl für den Rot-, als auch den Blau- und den Grün-Bildaufnehmer.
Der Horizontaladressengenerator 576 wird durch einen horizontal synchronisierenden Impuls wie z.B.
einen Horizontalaustastimpuls zurückgesetzt, so daß er die Adressierung der Horizontal-Randomspeicher 532, 54-2
und 552 am Anfang jeder Horizontalzeile beginnt. Die Horizontal-Randomspeicher
532, 542 und 552 brauchen maximal
nur so viele Wörter speichern zu können, wie es der Anzahl von Bildpunkten in einer Horizontalzeile entspricht. Um
die Speichergröße zu vermindern und weil die Auflösung des menschlichen Auges nicht so groß ist, daß kleine Unterschiede
in der Schattierung über kleine horizontale Abstände erfaßt werden können, ist es möglich, den Horizontaladressengenerator
576 so auszulegen, daß er die Adressen in den Horizontal-Randomspeichern 532, 54-2 und 552 nur
mit jedem vierten Bildpunkt ändert, wodurch die erforderliehe Speicherkapazität wesentlich herabgesetzt wird. Auf
diese Art erfolgt die Schattierungskorrektur positionsmäßig gequantelt, wobei jedes Quantum über eine vorbestimmte
Anzahl von Bildpunkten geht. Der Horizontaladressengenerator 56 kann außerdem dazu verwendet werden, entsprechende
Horizontal-Randomspeicher im anderen Steuersignalgenerator 504 zu adressieren (in der Fig. 5c nicht
dargestellt).
- 22 -
Der Steuersignalgenerator 503 enthält außerdem "Vertikal"-Randomspeicher
534, 544 und 554, welche die vertikale Schattierungsinformation für Rot, Blau und Grün speichern.
Die Vertikal-Ran domspe icher 534, 544· und 554 werden von
einem Vertikaladressengenerator 578 adressiert, der horizontalsynchronisierte
Signale wie z.B. die Horizontalaustastsignale zählt, um auf diese Weise jeden Bildpunkt in
der vertikalen Richtung zu identifizieren, und der durch
einen an einem Rücksetzeingang anzulegenden Vertikalaustastimpuls zurückgesetzt wird. Die Ausgangsgröße der Vertikal
-Ran dom speicher ist eine Information über die Schattierung
in Vertikalrichtung für jede der drei Farben. Die Vertikal- und Horizontal-Information für den Rot-, den
Blau- und den Grünkanal wird auf einen jeweils zugeordneten
Addierer 536 bzw. 546 bzw. 556 gegeben, worin die betreffenden
Signale miteinander addiert werden und dann auf einen Multiplexer 560 (als gestrichelter Rahmen dargestellt)
gegeben werden. Der Multiplexer 560 hat die Form eines einpoligen Dreiweg-Umschalters für Mehrbit-Signale, und sein
gemeinsamer Ausgang ist mit den Steuereingängen des Prozessors 501 verbunden. Der Multiplexer 560 wird gesteuert
durch ein 2-Bit-Eingangssignal, das vom Taktgenerator über die Leitungen el und e2 geliefert wird, wie es weiter oben
in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde. Da im Signalverarbeitungsweg
Verzögerungen vorkommen, kann eine Phasenjustierung des 2-Bit-Signals erforderlich sein, wozu
im dargestellten Fall der mit 561 bezeichnete Block dient.
Die Vertikal- und Horizontal-Randomspeicher 532 bis 554
werden während eines Einstellvorgangs vor dem eigentlichen, bildaufnehmenden Betrieb der Kamera mit Information
beschickt. Diese Information hängt zum großen Teil von den Eigenschaften der Bildaufnehmer ab, die über die Zeit hinweg
relativ zuverlässig und gleichmäßig arbeiten. Daher wird die in die Randomspeicher 532 bis 554 einmal eingegebene
Information aller Wahrscheinlichkeit nach für eine sehr lange Zeitdauer brauchbar sein. Aus diesem Grund ist
- 23 -
eine Lebenserhaltungsschaltung 580 vorgesehen, die eine
Batterie 581 enthält, um die Randomspeieher auch dann aktiv
zu lassen, wenn die Gleichstromspeisung aus dem Hauptbatteriepack der Kamera abgeschaltet wird. Die erforderliehe
Information für die Randomspeieher 532 bis 554 wird
über einen Mikroprozessor 570 aus einer Tastatur 572 geholt,
die von einem Kamera-Einstelltechniker betätigt wird, der die verschiedenen Adressen und das Maß der
Schattierungskorrektur für jede Adresse eingibt. Für manehe
Zwecke kann es wünschenswert sein, einen Analog/Digital-Wandler
in Form einer Codierscheibe 574 zu verwenden,
um das Maß der an den bezeichneten Stellen durchzuführenden Schattierungskorrektur anzuzeigen.
Einzelheiten einer digitalen Anordnung für die Regelung der Verstärkung, des Schwarzwertes, des Gamma und dergleichen
sind in der US-Patentschrift 4 396 938 beschrieben.
Eine solche Anordnung kann für diejenigen Korrekturen verwendet werden, die allen Kanälen gemeinsam sind, d.h.
für den Block 46. Wie in der eben genannten US-Patentschrift beschrieben, wird das digitale Signal abwechselnd
zur Adressierung zweier Randomspeicher angelegt, und das Ausgangssignal wird durch die Inhalte des Randomspeichers
an den betreffenden Adressen dargestellt. Während derjenigen
Intervalle, in denen der eine Randomspeicher durch das eingangsseitige Videosignal adressiert und ausgelesen wird,
kann der andere Randomspeicher mit neuen Programmwerten beschickt werden, die repräsentativ für den Schwarzwert,
die Verstärkung und das Gamma sind. Diese Anordnung läßt sich für diejenigen Korrekturen verwenden, die allen Kanälen
gemeinsam sind, d.h. für den Block 46.
Die Pig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher zwei Bildaufnehmer verwendet werden. Gemäß der
Pig. 6 fokussiert eine Linse 610 das Licht von einem Bild (nicht dargestellt) über ein Prisma 618 derart ab, daß die
Grünkomponente des Lichts auf einen Bildaufnehmer 614 und
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der Rest des Lichts über ein Damebrett- oder Streifen-Farbfilter 612 auf einen zweiten Bildaufnehmer 616 fällt.
Die Ausgangssignale vom Bildaufnehmer 614 werden einer
doppelt-korrelierten Abfrageschaltung 624 und die Ausgangssignale
des Bildaufnehmers 616 einer ähnlichen Schaltung 626 zugeführt. Wie im Falle der Fig. 1 werden die
Signale in Verstärkern 630 und 632 verstärkt.
Würden die Bildaufnehmer 614 und 616 simultan taktgesteuert werden, dann würde der Bildaufnehmer 614 für jeden
Taktzyklus einen Abfragewert (Signalprobe) liefern, der die Grünkomponente des Lichts vom Bildaufnehmer darstellt.
Gleichzeitig würde der Bildaufnehmer 616 abwechselnd Bildpunkte liefern, welche die Farben Rot, Blau, Rot, Blau
darstellen. Ein Taktgenerator 620 steuert die Bildaufnehmer so, daß die Proben in der zeitlichen Reihenfolge
GRGBGRGB... erscheinen wozu es erforderlich ist, daß die Bildaufnehmer abwechselnd ausgelesen werden (d.h. mit
einer Phasenverschiebung von 180° anstatt 120° wie im Falle der Fig. 1) und daß außerdem der Multiplexer 634
mit der gleichen Geschwindigkeit umschaltet, um das jeweils passende Signal auszuwählen. Dieser Abwechselbetrieb
wird einem Fachmann aufgrund der vorstehenden Beschreibung des Taktsignalgenerators nach Fig. 1 ohne weiteres deutlieh
und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.
Das Grünsignal vom Verstärker 630 und die abwechselnden
Rot- und Blausignale vom Verstärker 632 werden mittels eines Multiplexers 634 in sequentielle Form gebracht und
in einem A/D-Wandler 642 umgewandelt, so daß man sequentielle RGBGRGBG...-Signale erhält, die von Digitalsignal-Prozessoren
644 und 646 verarbeitet werden können. Die geringfügigen Änderungen in der Adressenlogik, die wegen
der etwas anderen Zeitfolge der Signalkomponenten erforderlich sind, kann jeder Fachmann von sich aus erkennen.
Die sequentielle Digitalinformation wird dann einem D/AWandler und einer Abfrage- und Halteschaltung (insgesamt
- 25 -
mit 648 bezeichnet) zugeführt, um Analogsignale zu erzeugen, die einem Codierer 658 angelegt werden, der ein
zusammengesetztes Signal zur Beaufschlagung einer Verwertungseinrichtung
erzeugt. Der Hilfsträger, auf den der Codierer 658 das Farbsignal aufmoduliert, wird mittels
eines Frequenzteilers 670 erzeugt, der das (4 χ SC)-Taktsignal
teilt. Wenn der A/D-V/andler 642 mit 4 χ SC taktgesteuert
wird (14,3 MHz), dann erfolgt die Taktsteuerung
jedes Bildaufnehmers mit 2 χ SC (also mit 7,16 MHz). Mit dieser Taktfrequenz von 7,16 MHz können etwa 358 Bildpunkte
während eines aktiven Intervalls von 53,56 ns ausgelesen werden.
Wie beschrieben, erfolgt bei der Anordnung nach Fig. 6 die Taktsteuerung in abwechselnder Weise derart, daß die
Grüninformation (die nahezu repräsentativ für die Leuchtdichte ist) abwechselnd mit der Rot- oder der Blauinformation
(wobei diese wiederum abwechseln) mit niedriger Geschwindigkeit aus dem Speicherregister der Bildaufnehmer
ausgelesen wird. Der Multiplexer verdoppelt die Geschwindigkeit der an einen einzigen A/D-Wandler gelegten
Signale, um das Geschwindigkeitsvermögen des Wandlers besser auszunutzen und einen einzigen Wandler zur Verarbeitung
mehrerer Signale benutzen zu können, damit Kosten, Leistungsverbrauch und Fehler vermindert werden. Die Verarbeitung
digitaler Signale innerhalb eines einzigen Kanals, wie es oben in Verbindung mit den Figuren beschrieben
wurde, ist besonders bei der Verwendung eines einzigen A/D-Wandlers vorteilhaft, weil dadurch kein Demultiplexer
notwendig ist, um die Ausgangssignale des A/D-Wandlers auf mehrere Digitalsignal-Verarbeitungskanäle
aufzuteilen, und weil die Anzahl von Bauteilen stark herabgesetzt wird, was die Zuverlässigkeit steigert. Eine
solche einkanalige Digitalverarbeitung hat außerdem noch den großen Vorteil, daß Farbfehler, die sich ergeben können
aufgrund von Differenzen zwischen einzelnen D/A-Wandlern, vermieden werden. So könnte es z.B. ansonsten vor-
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kommen, daß drei einander gleiche Digitalsignale für E,
G und B nicht zu einander gleichen analogen Ausgangssignalen führen, hingegen erzeugt ein einziges, im Multiplex
betriebener D/A-Wandler immer gleiche Ausgangssignale aus
gleichen Eingangssignalen, so daß hier keine Farbfehler entstehen können.
Neben den beschriebenen Anordnungen, die nur Beispiele darstellen, sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung
möglich. So müssen die Video-Abfragewerte nicht
unbedingt, wie vorstehend beschrieben, durch 8-Bit-Signa-Ie dargestellt werden, sondern können auch Wörter mit
mehr oder weniger Bits sein, und die verschiedenen Farbkanäle können unterschiedliche Anzahlen von Bits verwenden
(z.B. 8 Bits für Grün, 4- Bits für Blau und 6 Bits für Rot). Die tatsächlich verwendeten Taktfrequenzen sind
eine Konstruktionsfrage und werden davon abhängen, welche Geschwindigkeiten mit dem jeweiligen technologischen Entwicklungsstand
zu erzielen sind. Die Videosignal-Umschalter, die in den Zeichnungen zum leichteren Verständnis
wie mechanische Schalter dargestellt sind, können natürlich aus Pestkörperelementen bestehen, die sich für die
tatsächliche Betriebsgeschwindigkeit eignen. Die Verzögerungsschaltungen können durch MuItivibratoren, Glas- oder
CCD-Verzögerungsleitungen, Hochfrequenzleitungen oder dergleichen
gebildet sein. Während in den dargestellten und beschriebenen Fällen doppelt-korrelierte Abfragetechnik
zur rauscharmen Extraktion von Signalen aus den Bildaufnehmern angewandt wird, sind in der Praxis natürlich auch
andere geeignete Techniken anwendbar.
Es sei noch erwähnt, daß zusätzlich andere Signale wie z.B. Tonsignale mit den Videosignalen im Multiplex vermischt
werden können. Solche anderen Signale können auch Überwachungssignale sein (z.B. für die Energieversorgungsspannung, die Temperatur oder dergleichen), die am Aufnahmeort
erzeugt werden und an irgend einer anderen Stelle angezeigt werden sollen.
Claims (8)
- RCA Corporation
201 Washington Road, Princeton, N.I. (US)!Farbfernsehkamera mit digitaler SignalverarbeitungPatentan sprächeFarbfernsehkamera mit digitaler Signalverarbeitung, gekennzeichnet durch:eine Vielzahl N von Bildaufnehmern (12, 14, 16), deren jeder eine Anordnung von Bildpunkten enthält und unter dem Einfluß von Taktsignalen ein Bildsignal liefert;einen Analog/Digital-Wandler (42), der zum Empfang analoger Bildsignale an seinem Eingang ausgelegt ist, um an einem Ausgang Digitalsignale zu liefern, die repräsentativ für die analogen Eingangssignale sind;einen Zeitmultiplexer (40), der mit dem Eingang des Analog/Digital-Wandlers und mit der Vielzahl von Bildaufnehmern gekoppelt ist;_ 2 —einen Steuersignalgeber (20), der mit der Vielzahl der Bildaufnehmer, mit dem Analog/Digital-Wandler und mit dem Zeitmultiplexer gekoppelt ist, um diese Einrichtungen derart zu steuern,daß jeder der Bildaufnehmer mit einer ersten Geschwindigkeit arbeitet;daß der Zeitmultiplexer mit einer zweiten Geschwindigkeit arbeitet, die gleich dem N-fachen der ersten Geschwindigkeit ist, um die für Bildpunkte repräsentativen Bildsignale aus allen Bildaufnehmern sequentiell derart zu ordnen, daß sich eine Folge von Ή verschachtelten Signalproben ergibt, die mit der zweiten Geschwindigkeit zur Beaufschlagung des Analog/Digital-Wandlers erscheinen; daß der Analog/Digital-Wandler mit der zweiten Geschwindigkeit arbeitet;eine Sign al Verarbeitungseinrichtung (4-4-), die mit dem Ausgang des Analog/Digital-Wandlers gekoppelt ist, um die von diesem Wandler erhaltenen Digitalsignale zu verarbeiten. - 2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß mit der Signalverarbeitungseinrichtung (4-4-) ein Codierer (58) gekoppelt ist, um ein farbrepräsentatives Signal einem Farbhilfsträger aufzuprägen und diesen Farbhilfsträger mit einem Leuchtdichtesignal zu kombinieren ;daß N gleich 3 ist;daß die erste und die zweite Geschwindigkeit in Relation zur Frequenz des Farbhilfsträgers stehen.
- 3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Geschwindigkeit gleich 4·/3 der Frequenz des Farbhilfsträgers ist und daß die zweite Geschwindigkeit gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz ist.
- 4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß mit der Signal Verarbeitungseinrichtung (644·, 646) ein Codierer (658) gekoppelt ist, um ein farbrepräsentatives Signal einem Farbhilfsträger aufzuprägen und diesen Farbhilfsträger mit einem Leuchtdichtesignal zu kombinieren;daß N gleich 2 ist;daß die erste und die zweite Geschwindigkeit in Relation zur Frequenz des Farbhilfsträgers stehen.
- 5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Geschwindigkeit gleich dem Zweifachen der Farbhilfsträgerfrequenz ist und daß die zweite Geschwindigkeit gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz ist.
- 6. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der Ή Bildaufnehmer (12, 14, 16) jeweils ein gesondertes Exemplar von N Signalverstärkungseinrichtungen (28, 30, 32) gekoppelt ist, deren jede eine Abfrage- und Halteschaltung enthält, um das Bildsignal vom betreffenden Bildaufnehmer abzufragen und das abgefragte Signal für eine Dauer zu halten, die mindestens so lang ist wie die Zeit eines Zyklus der ersten Geschwindigkeit.
- 7. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgeber (20) folgendes aufweist:eine mit den Bildfühlern (14-, 16, 18) gekoppelte Logikschaltung, welche die N Bildaufnehmer nacheinander in der ersten Geschwindigkeit zur Auslesung aktiviert;eine weitere Logikschaltung, die mit dem Zeitmultiplexer (40) gekoppelt ist, um diesen Multiplexer mit der zweiten Geschwindigkeit derart zu betreiben, daß er die Bildsignale von jedem der Bildaufnehmer während desjenigen Intervalls, in welchem der betreffende BiId-aufnelimer ausgelesen wird, auf den Analog/Digital-Wandler (42) koppelt.
- 8. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Signalverarbeitungseinrichtung (4-4) ein Digital/Analog-Wandler (48) gekoppelt ist, um die verarbeiteten digitalen Signale in analoge Ausgangssignale umzuwandeln.— 5 —
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