DE3512996A1 - Digitalsignalpegel-uebersteuerungssystem - Google Patents

Description

RCA 80,848/Sch/An

U.S.-PA: 599,531

AT: 12. April 1984

RCA Corporation 201, Washington Road, Princeton, N.J. (US)

Digitalsignalpegel-Übersteuerungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verarbeitung von Videosignalen, insbesondere auf eine solche zur Steuerung bzw. Regelung der Amplitude des verarbeiteten Signals.

Die Erfindung wird hier im Zusammenhang mit der Farbsignalverarbeitung in einem Fernsehempfänger beschrieben, ist jedoch nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. In einem Fernsehempfänger wird das empfangene Videosignal in Leuchtdichte- und Farbkomponenten getrennt. Diese Komponenten werden getrennt verarbeitet und dann zu Signalen R, G und B wieder zusammengefaßt, mit denen die Bildwiedergabeeinrichtung angesteuert wird.

Die Farbkomponente enthält in einem Zeitsequenzformat ein Farbsynchronsignal, dem die Farbbildinformation folgt. Die Amplitude des Farbsynchronsignals und das Verhältnis

der Amplituden des Farbsynchronsignals und der Bildinformation ist durch Vereinbarungen festgelegt. Es kann jedoch vorkommen, daß die Größe des Farbsynchronsignals (und der Bildinformation) des empfangenen Signals durch Fehler auf der Senderseite oder bei der Übertragung etc. vom gewünschten Pegel abweicht.Um solche Abweichungen zu kompensieren und das Farbsignal auf den Sollpegel zurückzubringen, enthalten übliche Empfänger automatische Farbregelschaltungen (ACC), welche die Farbsynchronamplitude mit einem vorgewählten Bezug vergleichen und das Farbsignal verstärken oder dämpfen, um die Farbsynchronsignalamplitude auf dem gewünschten Pegel konstant zu halten.

Bei einem fehlerhaften Arbeiten dieser Farbsignalregelung oder bei Differenzabweichungen zwischen Farbsynchronsignal und Bildinformation kann es vorkommen, daß die ACC-Regelschaltung die Farbsignalamplitude unerwünscht hoch regelt. Dadurch ergeben sich Bilder mit übermäßig hellen Farben. Um dies zu kompensieren, ist eine Farbübersteuerungsschaltung vorgesehen, welche das Farbsignal nach der ACC-Regelschaltung überwacht und dämpft, wenn seine Amplitude einen vorbestimmten Wert überschreitet. Bei üblichen analogen Empfängern läßt sich diese Farbübersteuerungsfunktion mit einem einfachen geregelten Verstärker, der das Signal dämpft, und mit einer Diode und einem Tiefpaßfilter als Detektor vornehmen.

In einem Empfänger, der die Signale digital, also mit binärer Arithmetik, verarbeitet, wird eine Verstärkung oder Dämpfung durch Multiplikation bewirkt, und binäre Multiplizierer sind relativ große und teure Schaltungen, die man vermeiden möchte. Zweitens gibt es kein binäres Element, welches eine nichtlineare Funktion entsprechend einem Diodendetektor ausführt. Schließlich kann es unmöglich sein, an das Farbsignal an einem Punkt im Signal-

weg heranzukommen, wo der Farbsignalübersteuerungsschutz am günstigsten vorzunehmen ist.

Gemäß der Erfindung enthält eine Amplitudenregeleinrichtung für ein digitales Videosignal einen Multiplizierer, der mit einem Eingang an eine Quelle digitaler Videosignale angeschlossen ist und der einen Regeleingang hat. Ein Detektor erzeugt ein Regelsignal in Abhängigkeit von der Amplitude des digitalen Videosignals. Der Detektor enthält eine stückweise linear arbeitende Gewichtungsschaltung, die einen ersten Empfindlichkeitspegel für Signalamplituden unterhalb eines vorbestimmten Wertes und einen zweiten Empfindlichkeitspegel für Signalamplituden oberhalb des vorbestimmten Wertes liefert. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, welche das Regelsignal an den Regeleingang des Multiplizierers koppelt.

Eine Ausführung der Erfindung bildet eine digitale Signalübersteuerungs-Kompensationsschaltung. Diese Schaltung übt eine stückweise lineare Detektorfunktion aus, welche den Signalpegel über eine Halbbildperiode mittelt, um das Regelsignal zu erzeugen. Das Regelsignal verändert den Verstärkungsfaktor einer vorher befindlichen Signalmultiplizierschaltung, welche auf das verarbeitete Signal einwirkt. Bei einer Ausführungsform ist der Multiplizierer ein Farbsignalsättigungsmultiplizierer, und bei dieser Ausführungsform überwacht der Detektor das Ausgangssignal des Sättigungsmultiplizierers und das Detektorausgangssignal verändert den Sättigungsverstärkungsfaktor. Der Detektor wird programmierbar gemacht, um vom Benutzer eingestellte Änderungen des Sättigungsfaktors zu ermöglichen.

Der Farbübersteuerungsdetektor enthält eine Signalgewichtungsschaltung und eine Signalmittelungsschaltung.

- ο*

Die Mittelungsschaltung erzeugt ein Signal, das dem Mittelwert der über einer Halbbildperiode gewichteten Signale entspricht. Dieser Mittelwert wird dann als Übersteuerungsregelsignal zugeführt. Die Gewichtungsschaltung ist so ausgebildet, daß sie Signale größerer Amplitude stärker als Signale kleinerer Amplitude gewichtet. Diese Schaltung enthält einen Bezugsgenerator, der einen Signalwert X liefert, welcher Signale kleinerer Amplitude von solchen größerer Amplitude unterscheidet. Dieser Wert wird von den zugeführten Signalabtastwerten X subtrahiert, und die positive Differenz wird einer ersten Maßstabsschaltung zugeführt und zur Erzeugung von Abtastwerten (S2-S1 ) (S -Xr>)_n , wobei S2-S1 der Maßstabsfaktor

η ί\ ir

ist und (X -X)_ nur positive Werte von X -X bezeichnet, η i\ sr η ί\

Die zugeführten Signale X werden auch einer zv/eiten Maßstabsschaltung zugeführt, welche die Signalabtastwerte SIX erzeugt, wobei S1 gleich einem zweiten Maßstabsfaktor ist. Die mit Maßstabsfaktor versehenen Abtastwerte werden dann summiert zu Signalabtastwerten Y , welche gegeben sind durch die Gleichung

Y_n = S1X_n+(S2-S1)(X_n-X_R)_p,

und diese Abtastwerte werden der Mittelungsschaltung zugeführt. Die Gewichtungsschaltung wird durch Veränderung des Bezugswertes Χ_π programmiert.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teiles eines digitalen Fernsehempfängers mit einer Signalübersteuerungs-Regelschaltung im Farbsignalverarbeitungsweg;

Fig. 2 und 5 Blockschaltbilder von Signalüberlastungsregelschaltungen, die in der Schaltung nach Fig. 1 verwendet werden können;

Fig. 3 ein Logikdiagramm einer stückweise linear arbeitenden Gewichtungsschaltung, welche die Signalübersteuerung-Regelschaltung nach Fig. 2 ersetzen kann; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Übertragungskennlinie der Schaltung nach Fig. 3.

Für die nachfolgende Beschreibung sei angenommen, daß die digitalen Signale in binärer Zweierkomplementform mit Parallelbits vorliegen. Die breiten Verbindungen zwischen den Stufen in der Zeichnung sind Parallelbitleitungen, die zu den Parallelbit-Abtastwerten passen, während die schmalen Verbindungsleitungen Einzelleitungsverbindungen sind. Die in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugsziffern bezeichneten Teile üben die gleichen Funktionen aus.

Fig. 1 zeigt die grundlegenden Signalverarbeitungsstufen eines digitalen Fernsehempfängers. Bei einem solchen Empfänger werden die üblichen analogen Fernsehfunksignale von einer Antenne 10 empfangen und einer üblichen analogen Tuner-ZF-Demodulator-Schaltung 12 zugeführt. Die Schaltung 12 liefert ein analoges Basisband-Videosignalgemisch, welches einem Analog/Digital-Converter zugeführt wird. Dieser erzeugt digitale Darstellungen des analogen Videosignals mit einer Rate von beispielsweise der vierfachen Farbträgerfrequenz. Die digitalen Videoabtastwerte werden einem Kammfilter 22 zugeführt, welches die Leuchtdichte und Farbkomponenten des Videosignalgemisches trennt. Die Leuchtdichtekomponente wird einer Leuchtdichtesignalverarbeitungsstufe 26 zugeführt, die beispielsweise Tiefpaßfilter, eine Signaldetailverbesserungsschaltung, eine Kontrastregelung etc. enthalten kann. Das von der Schaltung 26 verarbeitete Leuchtdichtesignal wird einer Matrixschaltung 30 zugeführt, in der

es mit dem verarbeiteten Farbsignal kombiniert wird zu Rot, Grün und Blau-Signalen R, G und B, mit denen eine Bildröhre angesteuert wird.

Die Farbkomponente vom Kammfilter 22 gelangt zu einem Bandpaßfilter 24, welches niedrigfrequente Störungen und Cross-Chrominanz-Signale entfernt. Das Bandpaß gefilterte Farbsignal wird der mit einer Farbsperre versehenen Farbregelschaltung 28 zugeführt, welche die Amplitude des Farbsignals so einregelt, daß die Farbsynchronsignalamplitude auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn andererseits die Amplitude des Farbsignals unter einen vorbestimmten akzeptierbaren Wert fällt, dann entsteht am Ausgang der Schaltung 28 ein Farbsignal vom Wert Null.

Das Farbsignal von der Regelschaltung 28 wird dem Sättigungsmultiplizierer 24 zugeführt, in dem die Signalabtastwerte mit einem Maßstab versehen werden, um die Intensität der Bildwiedergabefarben den Wünschen des Betrachters anzupassen. Die vom Ausgang des Multiplizierers 37 gelieferten Abtastwerte werden einem Farbdemodulator 32 zugeführt, der das Farbsignal zu beispielsweise seinen in 90° Phase auseinanderliegenden Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y demoduliert. Die Farbdifferenzsignale gelangen zur Matrix 30. Es sei angemerkt, daß die gegenseitige Lage des Sättigungsmultiplizierers und Demodulators 32 auch vertauscht sein kann.

Die Mehrzahl der Signalverarbeitungsstufen in einem digitalen Empfänger arbeiten unter Steuerung durch eine zentrale Steuereinheit. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 diese Steuereinheit nur mit dem Sättigungsmultiplizierer 34 verbunden gezeichnet. Die Steuereinheit nimmt in diesem Fall an ihrem Eingang Sättigungsregelsignale des Benutzers an und wandelt sie in ein für den Multiplizierer 34 geeignetes Format um.

Gemäß Fig. 1 ist auch eine Signalpegel-Regelstufe oder ein Farbübersteuerungsdetektor 36 mit dem Ausgang des Multiplizierers 34 gekoppelt. Der Detektor 36 erzeugt ein Signal, welches in Beziehung zum Mittelwert des Farbsignals über ein Halbbild/Vollbildintervall steht und der Steuereinheit 38 zugeführt wird. In Abhängigkeit von diesem Mittelwert regelt die Steuerschaltung 38 den dem Multiplizierer 34 zugeführten Sättigungsmaßstabsfaktor so, daß die mittlere Farbsättigung oder Intensität des ^O Bildes auf der vom Zuschauer bevorzugten Einstellung gehalten wird.

Die gestrichelt gezeichnete Stufe 40 veranschaulicht eine alternative Anordnung des Detektors, bei welcher das Farbig signal vor dem Sättigungsmultiplizierer 38 überwacht wird. Bei dieser Anordnung besteht keine Neigung, daß der Detektor vom Zuschauer eingegebenen Sättigungsänderungen entgegenwirkt. Bei dieser und der anderen Anordnung des Detektors enthält das Signalübersteuerungssystem einen vorher vorgesehenen Signalmultiplizierer (beispielsweise die Stufe 34), damit möglichst wenig zusätzliche Teile zur Durchführung der Funktion benötigt werden.

Eine Anschaltung des Detektors vor dem Multiplizierer ist zu bevorzugen, weil der Detektor für eine feste Detektorfunktion anstatt für eine programmierbare Funktion wie im Falle des Detektors 36 ausgelegt sein kann. Jedoch kann es sein, daß der Konstrukteur des Fernsehgerätes nicht an den Eingang des Sättigungsmultiplizierers heran eg kann, beispielsweise in dem Fall, wo der Fernsehempfänger um eine digitale Fernsehsignalverarbeitungsschaltung herum konstruiert ist, wie sie beispielsweise die Digit 2000 VLSI der Firma ITT Intermetall, Freiburg darstellt, wo der Konstrukteur lediglich Zugang zum Ausgangssignal des gg Sättigungsmultiplizierers und indirekt über die Steuereinheit zum Maßstabsfaktoreingang des Multiplizierers hat.

In diesem Fall muß der Konstrukteur die Detektorfunktion entsprechend der Anordnung der Stufe 36 realisieren.

Fig. 2 zeigt den Übersteuerungsdetektor 36' in näheren Einzelheiten. Es sei angenommen, daß dem Sättigungsmultiplizierer 34 als Eingangssignal ein undemoduliertes Farbsignal zugeführt wird, welches eine phasen- und amplitudenmodulierte Sinusschwingung ist, und damit wird die Amplitude der digitalen Darstellungen des Signals entsprechend der momentanen Abtastphase verändert. Ferner sei angenommen, daß die Abtastrate vier mal so groß wie die Farbträgerfrequenz ist, so daß abwechselnd aufeinanderfolgende Abtastwerte in Quadraturbeziehung zueinander stehen (sich also um 90° in der Phase unterscheiden). Die für die Übersteuerungsregelung interessierende Größe ist die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des Farbsignals und nicht der Wert aufeinanderfolgender Abtastwerte. Daher muß man zuerst die Größe des Farbsignals feststellen. Diese Funktion übernimmt die Stufe 45, die mit dem Ausgang des Multiplizierers 34 verbunden ist. Die Stufe 45 kann diese Funktion durch Berechnung der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate aufeinanderfolgender Paare benachbarter Abtastwerte zur Bestimmung der Größe durchführen. Alternativ kann man eine Stufe benutzen, welche die Größe abschätzt usw. Weil die Gesamtfunktion im allgemeinen so ausgelegt ist, daß die maximalen Werte des Farbsignals begrenzt werden, kann es nicht nötig sein, weniger signifikante Bits der Abtastwerte in die Amplitudenberechnung einzuziehen.

Die Amplitudenabtastwerte werden einer Signalgewichtungsstufe 47 zugeführt, die eine stückweise lineare Übertragungsfunktion hat. Diese Übertragungsfunktion hat zwei Steigungen und ist so ausgelegt, daß Signale größerer Amplitude stärker gewichtet werden als Signale kleinerer Amplitude. Die Form der Übertragungsfunktion ist ein

grobes Äquivalent der Übertragungskennlinie einer Diode oder der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors, wie sie bei analogen Übersteuerungsdetektoren benutzt werden.

Die von der Stufe 47 gewichteten Amplitudenwerte werden einem Akkumulator 49 zugeführt, welcher während eines vorbestimmten Zeitintervalls, beispielsweise einer Halboder Vollbildperiode, die gewichtetenWerte summiert oder zählt, wie oft die Werte einen vorbestimmten Wert überschreiten. Der von der Stufe 49 gebildete Akkumulationsoder Integrationswert wird der Vergleichsschaltung 53 als ein Eingangssignal zugeführt. Ein Speicherelement 51 liefert einen Übersteuerungsbezugswert, welcher der Vergleichsschaltung 53 als zweites Eingangssignal zugeführt wird.

Wenn der Akkumulationswert den Bezugswert überschreitet, dann liefert die Vergleichsschaltung ein Signal an die Steuereinheit 38, welches angibt, daß der Multiplikationsfaktor, welcher dem Multiplizierer 34 zugeführt wird, verkleinert werden soll. Die Vergleichsschaltung kann so angeordnet sein, daß sie den Differenzwert an sich als Anzeige der prozentualen Änderung für den Multiplikationsfaktor angibt. Alternativ kann die Vergleichsschaltung so angeordnet sein, daß sie nur die Polarität der Differenz angibt. Im letzteren Fall wird die Steuereinheit so programmiert, daß sie den Multiplikationsfaktor für jedes Zeitintervall, wo die Vergleichsschaltung das Signal liefert, um einen festen Betrag vergrößert oder verkleinert.

Wenn die Vergleichsschaltung 38 beispielsweise ein Mikroprozessor ist, dann läßt sich leicht einsehen, daß die Stufen 51 und 53 durch eine geeignete Programmgestaltung gebildet werden können.

Es sei angenommen, daß das System im eingeschwungenen Zustand arbeitet und der Benutzer die Farbsättigung des

Wiedergabebildes erhöhen möchte, also den von ihm beeinflußbaren Beitrag zum Sattigungsmultiplikationsfaktor vergrößern möchte. Wenn sonst nichts geändert wird, erhöht sich die Amplitude des Signals am Ausgang des Multiplizierers 34 und des Detektors 35 ebenso wie der Akkumulationswert am Ausgang des Akkumulators 49. Dieser letztgenannte höhere Wert veranlaßt die Steuereinheit 38 dazu, der vom Benutzer veranlaßten Sättigungserhöhung entgegenzuwirken, was zu einer Aufhebung der Sättigungseinstellung führt. ( Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß dieses Problem nicht auftritt, wenn der Detektor mit seinem Eingang vor dem Multiplizierer angeschlossen ist). Um diese Eigenkompensation bei dem Übersteuerungsschutz-Sättigungsmultiplizierer auszuschalten, wird die Übertragungsfunktion der Gewichtungsstufe 47 gleichzeitig mit vom Benutzer eingestellten Sättigungsänderungen verändert. Für größere Sättigungseinstellungen ist die Gewichtungsschaltung so programmiert, daß sie auf einen größeren Prozentsatz der zugeführten Signale weniger reagiert, und umgekehrt.

Eine Detektorgewichtungsschaltung ist in Fig. 3 gezeigt, ihre Kennlinien zeigt Fig. 4. Die Kennlinie hat zwei Steigungen, wobei eine niedrigere Steigung von Null bis zum Knickpunkt (also am Schnittpunkt der beiden Steigungen) und eine höhere Steigung für Eingangswerte jenseits des Knickpunktes vorgesehen ist. Die kleinere und größere Steigung kann beispielsweise ein halb- bzw. viereinhalb betragen und der Knick liegt beim Wert X_n auf der Abszisse. Die von der Stufe 45 (Fig. 2) zugeführten Farbsignalamplituden mit Werten unterhalb von X_n werden mit dem Faktor ein halb multipliziert und Amplitudenwerte oberhalb von X_ werden mit den Faktor viereinhalb multipliziert. Die Gesamtdetektorschaltung ist damit wesentlich empfindlicher gegenüber Signalen höherer Amplitude. Damit wird erreicht, daß kleine hochgesättigte Bildbereiche nicht unnatürlich kräftig erscheinen.

-5512996

Die Programmierbarkeit der Gewichtungsstufe wird vorgesehen über eine Veränderung des Knickwertes.(Diese Änderung erfolgt normalerweise gleichzeitig mit Änderungen des Übersteuerungsbezugswertes). Wird der Knickwert auf einen niedrigeren Wert X verschoben, dann wird

KJj

ein größerer Prozentsatz oder Anteil der zugeführten Signalwerte mit einem der größeren Steigung entsprechenden Wert gewichtet. Wird der Knickpunkt nach rechts zu höheren Werten X_nv verschoben, dann sind weniger Ab-

Kn

tastwerte des zugeführten Signals groß genug, um mit dem größeren Steigungswert beeinflußt zu werden.

Es sei angenommen, daß X gleich dem η-ten Amplitudenabtastwert ist, welcher der Gewichtungsschaltung zugeführt wird, und Y der n-te gewichtete Abtastwert, den die Gewichtungsschaltung 47 (Fig. 2) liefert. Der Wert Y läßt sich beschreiben durch die Gleichung:

Y_n = S1X_n+(S2-S1)(X_n-X_R)_p (1) 20

wobei S1 und S2 die Werte der kleineren bzw. größeren Steigung der übertragungsfunktion der Stufe 47 sind

und (X -X₀)_n nur für positive Differenzen X -X_. nicht η κ tr η κ

Null ist. Damit ist der Term (S2-S1) (X -Χ_Ο)_Ώ Null,

η κ ir

wenn X -X negativ oder Null ist. Ferner sei angenommen, . daß für einen Knickwert X der Übersteuerungs-Bezugswert R_R sei. Der Ausgangswert CK des Akkumulators 4 9 kann durch die Summe über eine Halbbildperiode dargestellt werden als

Halbb.
°A -*- ^<2)

und das Ausgangssignal Co der Vergleichsschaltung 53

durch die Differenz

Co = 0_A-R_R. (3)

Als nächstes sei angenommen, daß der Betrachter das Eingangssignal für die Sättigungsverstärkung um einen Faktor M vergrößert. Dadurch suchen sich die Amplituden X ' für dasselbe Bildsignal auf die M-fache Größe der

5 Originalamplitudeneinzustellen, also

η η (4)

Wird das vom Benutzer eingegebene Eingangssignal für die Sättigungsverstärkung um den Faktor M geändert, dann ändert die Steuereinheit den Knickpunkt der Übertragungsfunktion auf das M-fache des Originalknickpunktswertes von X . Die Steuereinheit 38 (Fig. 2) verändert auch den Übersteuerungsbezugswert auf einen neuen Wert X ', der M-mal so groß wie der ursprüngliche Bezugswert R_.

ist. Nimmt man eine Verstärkungsänderung des Multiplizierers an, dann ergeben sich die von der Stufe 47 erzeugten neuen Y ' zu
^ η

Y_n' = SlX_n'+(S2-Sl)(X_n'-X_R')p (5)

= SlMX_n+(S2-Sl)(MX_n-MX_R)_p (6)

oder

V " "V (7)

Die neuen Ausgangswerte O ' des Akkumulators 49 sind

= ^ΣΥη' = ^ΜΣΥη

gleich

_₁₇_ ■■· ^:· *- '38i2996

und die neuen Ausgangswerte Co¹ der Vergleichsschaltung sind gleich

Co' = 0_A'-R_R· (9)

(10) (11) = MCo. (12)

Damit stabilisiert die Schleife sich auf das M-fache der Amplitudenwerte, auf welche sie vor der Erhöhung des Sättigungsfaktors stabilisiert war.

Fig. 3 veranschaulicht ein Beispiel für eine programmierbare Gewichtungsschaltung, welche die in Fig. 4 dargestellte Übertragungskennlinie hat. In dieser Schaltung gelangen Amplitudenwerte vom Amplitudendetektor 45 zum Eingang 60, und diese Werte werden der Subtrahierschaltung 61 als Minuend zugeführt. Die Knickpunktwerte von der Steuereinheit 38 werden der Subtrahierschaltung 61 als Subtrahend zugeführt, und aus diesen Eingangswerten

werden Werte X -Χ_π gebildet. Das höchststellige oder η κ

Vorzeichenbit dieser Differenzen wird einem invertierenden Eingang eines UND-Tores 62 zugeführt, und die Bits für die restlichen Werte werden nichtinvertierenden Eingängen des UND-Tores 62 zugeführt. Da wir angenommen hatten, daß die Signalverarbeitung mit Zweierkomplement-Abtastwerten vorgenommen wird, ist das höchstwertige Bit der

Differenzen X -X_n für positive Differenzen Null oder η κ

hat einen niedrigen Logikwert, während es für negative Differenzen Eins ist oder einen hohen Logikwert hat. Durch das UND-Tor 62 als solches können nur Differenzen (X -X_n),,

η κ r

hindurch, welche größer als Null sind, dagegen wird ein Wert Null übertragen, wenn die Differenzen kleiner als oder gleich Null sind. Das UND-Tor 62 läßt sich durch eine Mehrzahl von UND-Toren mit je zwei Eingängen realisieren, nämlich je einen für jedes Wertebit des Differenzabtastwertes. Ein invertierender Eingang jedes der mehre-

ren UND-Tore wird das Vorzeichenbit des Differenzabtastwertes zugeführt, und den jeweiligen nichtinvertierenden zweiten Eingängen werden entsprechende der Wertebits der Differenzabtastwerte zugeführt.

Die Differenzwerte vom UND-Tor 62 gelangen zum Mulitplizierer 6 4, welcher die Differenzen mit der Differenz der beiden Steigungen (S2-S1) multipliziert. Wenn S1 gleich ein halb und S2 gleich viereinhalb ist, dann ist S2-S1 gleich 4, also ein Vielfaches von zwei. In diesem Fall läßt sich der Multiplizierer 64 reduzieren zu einem verdrahteten, Bits nach links verschiebenden Element, welches keine Schaltungskomponenten erfordert. Die Ausgangswerte vom Multiplizierer 64 werden einem Eingang des Addierers 65 zugeführt.

Die Amplitudenabtastwerte am Eingang 60 werden auch einem zweiten Multiplizierer 63 zugeführt, welcher die Amplitudenabtastwerte X maßstäblich mit dem Steigungsfaktor S1 versieht. Wählt man S1 gleich ein halb, dann läßt sich der Multiplizierer 63 durch ein verdrahtetes, Bits nach rechts verschiebendes Element realisieren, das ebenfalls keine Komponenten benötigt.

Die Ausgangswerte vom Multiplizierer 63 werden einem zweiten Eingang des Addierers 65 zugeführt, der Ausgangswerte liefert, welche gleich Y sind. (Es läßt sich ohne weiteres sehen, daß Gleichung (1), welche die

Werte Y def
η

beschreibt.)

Werte Y definiert, die Übertragungsfunktion nach Fig.

Eine Verschiebung des .Knickpunktes oder Programmierung der Schaltung nach Fig. 3 erfordert nicht mehr als eine einfache Änderung des der Subtrahierschaltung 61 zugeführten Knickpunktwertes. Die Steuereinheit ist für einen vorbestimmten Arbeitspunkt mit einem Satz Parametern pro-

grammiert, die dem Knickpunktswert, einem Sättigungswert und einem Übersteuerungs-Bezugswert entsprechen. Bei jeder Änderung des Sättigungswertes durch den Betrachter berechnet die Steuereinheit neue Knickpunkts- und Übersteuerungs-Bezugswerte in Proportion zur Sättigungsänderung aus dem gespeicherten Parametersatz, und führt diese Werte der Schaltung zu. Ist der gewünschte Sättigungspegel einmal eingestellt, dann wird der dem Sättigungsmultiplizierer zugeführte Sättigungswert bildweise oder halbbildweise entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung verändert. Ist das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung positiv oder negativ, dann wird der Sättigungsmultiplikationsfaktor von der Steuereinheit automatisch verringert bzw. erhöht, damit das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung Null wird.

Fig. 5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Detektorsystem. Ein Farbsignal, welches ein undemoduliertes Farbsignal oder eines der demodulierten Farbdifferenzsignale sein kann, wird am Eingang 75 des Sättigungsmultiplizierers 76 zugeführt. Kombinierte Sättigungs-Detektorverstärkungsregelsignale werden dem Verstärkungsregeleingang des Multiplizierers 76 über eine Signalleitung zugeführt. Das verstärkungsgeregelte Farbsignal vom Multiplizierer 76 steht auf der Leitung 89 zur Verfügung. Vom Benutzer eingestellte Farbsättigungs-Einstellsignale werden der Schaltung nach Fig. 5 über die Leitung 83 zugeführt.

Sättigungsregelwerte werden einer ersten und einer zweiten Maßstabsschaltung 80 und 81 zugeführt. Die Maßstabsschaltung 80 erzeugt Knickpunktwerte für die stückweise linear arbeitende Gewichtungsschaltung 77. Die Maßstabsschaltung 80 multipliziert das Sättigungssignal mit einem Faktor K₁/MaxSätt, wobei K₁ der maximal verwendbare Knickwert und MaxSätt der maximal benutzbare Sättigungswert ist. Wenn

der zugeführte Sättigungswert gleich dem Wert MaxSätt ist, dann ist somit der der Schaltung 77 zugeführte Knickwert K₁. Alle anderen Knickwerte werden auf den momentan zugeführten Sättigungswert proportioniert.

Das Ausgangsfarbsignal auf der Leitung 89 gelangt zum Signaleingang der Gewichtungsschaltung 77, die von der in Fig. 3 dargestellten Art sein kann. Gewichtete Farbsignal-Abtastwerte von der Schaltung 77 werden einem ersten Eingang der Vergleichsschaltung 78 zugeführt.

Die Maßstabsschaltung 81 erzeugt den übersteuerungs-Bezugswert, welcher einem zweiten Eingang der Vergleichsschaltung 78 zugeführt wird. Die Maßstabsschaltung 81 multipliziert den Sättigungswert mit dem Faktor K_/MaxSätt, wobei K_ dem Übersteuerungs-Bezugswert MaxRef entspricht, der dann richtig ist, wenn der Sättigungswert gleich MaxSätt und der zugeführte Knickpunktwert K₁ ist. Die Schaltung 81 erzeugt aufgrund des Sättigungswertes Übersteuerungs-Bezugswerte in Proportion zum momentanen Sättigungswert.

Die Vergleichsschaltung 78 erzeugt ein Ausgangssignal mit zwei Pegeln, nämlich Logikzuständen ungleich Null und Null, wenn die gewichteten Farbabtastwerte größer bzw. kleiner als der Übersteuerungs-Bezugswert sind. Die Vergleichsschaltung 78 wird mit der Abtastrate vom Taktsignal «5s getaktet, und liefert ein auf Null zurückkehrendes Ausgangssignal für jeden Abtastwertvergleich. Jeder gewichtete Farbabtastwert ist größer als der Bezugswert und führt zur Erzeugung eines Impulses am Ausgang der Vergleichsschaltung 78.

Die Ausgangsimpulse der Vergleichsschaltung 78 werden einem Zähler 79 zugeführt, welcher die innerhalb beispielsweise einer Vollbildperiode auftretende Anzahl von

Impulsen zählt. Der Ausgangszählwert der Impulsanzahl, welche in der momentanen Vollbildperiode auftreten, wird in der Verriegelungschaltung 90 in Abhängigkeit vom Taktsignal ^v _Sy_NC/² gespeichert, die mit dem Vertikal-

Synchronisierimpuls synchronisert ist. Gleichzeitig wird der Zähler 79 zur Vorbereitung der Zählung der Übersteuerungsimpulse im nachfolgenden Vollbild auf Null zurückgesetzt.

Die Sättigungswerte auf der Leitung 83 werden in der Stufe 82 mit dem Maßstabsfaktor K- versehen, der gleich der Schleifenverstärkungskonstante ist. Der in der Verriegelungsschaltung 90 gespeicherte Übersteuerungszählwert wird von dem mit Maßstab versehenen Sättigungswert in der Subtrahierschaltung 84 abgezogen, und die Differenzen werden in dem tiefpaßfilter 85 gefiltert. Die Zeitkonstante des Tiefpaßtfilters ist mindestens so lang wie eine Vollbildperiode. Das Signal vom Tiefpaßfilter 85 wird in der Stufe 86 durch die Schleifenverstärkung K- dividiert und einem Begrenzer 87 zugeführt ,welcher die größten Signalabtastwerte auf den Wert MaxSätt begrenzt. Das Ausgangssignal· des Begrenzers 87 wird dem Verstärkungs-(Regel-)Eingang des Multiplizierers 86 über die Leitung 88 zugeführt. Alle von der Linie 100 umgebenen Elemente seien in einem Mikroprozessor enthalten.

.22-

Leerseite

Claims (9)

1. Patentansprüche

   (j/. Videosignalverarbeitungsschaltung zur Regelung der Amplitude eines digitalen Videosignals mit einer Quelle digitaler Videosignale und einem Multiplizierer, der mit einem Eingang an die Quelle angeschlossen ist und der an seinem Ausgang ein amplitudengeregeltes Signal liefert und außerdem einen Regeleingang hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (36¹) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von den Größen der digitalen Videosignale ein Regelsignal erzeugt und eine stückweise linear arbeitende Gewichtungsschaltung (47) enthält, die für den Detektor einen ersten Empfindlichkeitspegel für Signalgrößen unterhalb eines vorbestimmten Wertes und einen zweiten Empfindlichkeitspegel für Signalgrößen oberhalb des vorbestimmten Wertes liefert, und daß eine Koppelschaltung (38) zur Zuführung des Regelsignals zu dem Regeleingang vorgesehen ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsschaltung (47) eine Übertragungsfunktion mit zwei Steigungen aufweist, wobei der Schnittpunkt zwischen den beiden Steigungen einen Knickpunktwert bildet, und daß die Gewichtungsschaltung aufweist eine Quelle (38) für den Knickpunktwert, eine Schaltung (61), welche die Differenzen zwischen der Größe des digitalen Videosignals und dem Knickpunktwert liefert,

   eine Einrichtung (62), welche aufgrund dieser Differenzen nur für die positiven Differenzen durchlässig ist,

   eine Einrichtung (64) zur Multiplizierung der positiven Differenzen mit einem ersten Faktor, der in Beziehung zu einer der Steigungen steht,

   eine Einrichtung (63) zur Multiplizierung der Größen des digitalen Videosignals mit einem zweiten Faktor, der in Beziehung zu der zweiten Steigung steht, und eine Kombinationseinrichtung (65), welche die multiplizierten Differenzen mit den multiplizierten Größen kombiniert zu gewichteten Größen des digitalen Videosignals.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (47) ferner eine Einrichtung (38) zur Lieferung abwechselnder Knickpunktwerte enthält.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (47) weiterhin enthält einen Akkumulator (49), der in Abhängigkeit von den gewichteten Größenwerten des digitalen Videosignals ein Signal erzeugt, welches über eine vorbestimmte Periode der Summe der Werte entspricht, eine Übersteuerungs-Bezugswertquelle (51) und eine Vergleichsschaltung (53), welche das Signal vom Akkumulator mit dem Übersteuerungs-Bezugswert vergleicht, wobei das Vergleichsergebnis dem Regelsignal entspricht.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (47) ferner enthält eine Übersteuerungs-Bezugswertquelle (81), eine Vergleichsschaltung (78) zum Vergleich des Ö'bersteuerungs-Bezugswertes der gewichteten Werte des digitalen Videosignals, wobei die Vergleichsschaltung für jeden gewichteten digitalen Videosignal-Abtastwert, der über das Übersteuerungs-Bezugssignal hinausgeht, einen Ausgangsimpuls liefert, und einen Zähler (79) zum Zählen der Anzahl der während der vorbestimmten Periode auftretenden Ausgangsimpulse, deren Anzahl dem Regelsignal entspricht.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung (38), welche das Regelsignal dem Regeleingang zuführt, eine Steuereinheit (38), mit einer Quelle für ein vom Benutzer gewähltes Eingangssignal, die einen vom Benutzer bestimmten Verstärkungswert zur Zuführung zu dem Regeleingang liefert, und daß die Steuereinheit programmiert ist zur Veränderung des vom Benutzer bestimmten Verstärkungswertes in Abhängigkeit von dem Regelsignal.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (36¹) mit dem Ausgang des Multiplizierers

   (34) gekoppelt ist und daß die Steuereinheit (38) aufgrund von Änderungen des vom Benutzer bestimmten Eingangssignals von der Quelle dieser Signale den Knickpunktwert und den Übersteuerungs-Bezugswert (51) verändert.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (38) so programmiert ist, daß sie den Knickpunktwert und den Übersteuerungs-Bezugswert

   (51) proportional zu Änderungen des vom Benutzer bestimmten Eingangssignals verändert.

   — -4'-

   1
9. 9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer (34) ein Farbsignalsättigungs-Verstarkungsgradmultiplizierer ist.