DE3513210C2 - Anordnung zur gestückelt-linearen Verarbeitung digitaler Videosignale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer stückweise-linearen Übertragungscharakteristik und betrifft insbesondere die Verwendung einer solchen Anordnung zur Betonung bzw. "Anhebung" des Vertikaldetailsignals in einer digitalen Videosignal-Verarbeitungseinrichtung.

In videosignalverarbeitenden Einrichtungen wie z. B. einem Fernsehempfänger ist es üblich, die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten des Videosignals voneinander zu trennen, um diese beiden Komponenten gesondert verarbeiten zu können. Diese Trennung kann dadurch erfolgen, daß man das Videosignal durch einfache Filterung in ein Band hochfrequenter Komponenten (für die Farbart) und ein Band niedrigfrequenter Komponenten (für die Leuchtdichte) aufspaltet; eine bevorzugte Methode besteht jedoch darin, die frequenzverkämmte Natur der Leuchtdichte- und Farbartkomponenten als Vorteil auszunutzen, indem man die Signale in einem Kammfilter voneinander trennt. Im Kammfilter werden zwei oder mehr aufeinanderfolgende Zeilen der Videoinformation additiv und subtraktiv kombiniert, um an Ausgängen, die einander komplementäre kammähnliche Filterkurven bringen, getrennte Leuchtdichte- und Farbartsignale zu erzeugen.

Wenn das Videosignal jedoch über das ganze Videofrequenzband kammgefiltert wird, dann werden in demjenigen Signal, das an dem für die Farbartkomponenten vorgesehenen Ausgang (Farbart-Ausgang) erscheint, sowohl die Farbart- als auch Leuchtdichteinformationen geliefert. Beim NTSC-Fernsehsystem belegt die Farbartinformation in diesem Ausgangssignal als Frequenzband oberhalb etwa 2,0 MHz, während unterhalb etwa 1,0 MHz Leuchtdichteinformation vorhanden ist, die vertikale Bildfeinheiten repräsentiert. Die genaue obere Frequenzgrenze dieser "Vertikaldetailinformation" hängt vom jeweiligen Szeneninhalt ab.

Wenn die Videoinformation digital verarbeitet werden soll, können die digital codierten Farbart- und Vertikaldetailsignale durch Tiefpaß- und Bandpaßfilter vom sogenannten FIR-Typ (Filter mit endlicher Impulsantwort) voneinander getrennt werden. Die Farbartinformation kann anschließend demoduliert und in einer digitalen Farbartsignal-Verarbeitungseinheit (Farbart-Prozessor) verarbeitet werden, und die Vertikaldetailinformation kann mit dem am Leuchtdichte-Ausgang des Kammfilters entwickelten kammgefilterten Leuchtdichtesignal kombiniert werden, um ein vollständig wiederhergestelltes Leuchtdichtesignal zu erhalten.

Es wurde gefunden, daß es neben der Wiederherstellung der Vertikaldetailinformation im Leuchtdichtesignal auch zweckmäßig ist, dem Leuchtdichtesignal einen zusätzlichen Betrag an Vertikaldetailinformation als "Anhebungssignal" hinzuzufügen, das dem wiedergegebenen Bild ein schärferes, härteres Aussehen gibt. Versuche haben gezeigt, daß es außerdem zweckmäßig ist, das Anhebungssignal vor seiner Vereinigung mit dem wiederhergestellten Leuchtdichtesignal in einer Schaltung zu verarbeiten, die eine besondere nichtlineare Amplitudenübertragungskennlinie hat. Eine solche nichtlineare Verarbeitungsschaltung für Analogsignale ist in der US-Patentschrift 4 245 237 beschrieben und dargestellt. Diese Verarbeitungsschaltung unterwirft Vertikaldetailsignale unterschiedlicher Amplituden einer jeweils unterschiedlichen Signalverstärkung. Im einzelnen werden Signale kleiner Amplitude mit einer vorgeschriebenen geringen Verstärkung übertragen, was auch als "Entkernung" oder "Coring" bezeichnet wird, um amplitudenschwaches Rauschen zu dämpfen. Signale mit mäßiger Amplitude werden angehoben (Betonung oder "Peaking"), und Signale mit starker Amplitude werden einer Amplitudenverminderung unterworfen (Stutzung oder "Paring").

Eine digitale Schaltungsanordnung zur Verarbeitung digitalisierter Videosignale in einer ähnlichen Weise ist in der US-Patentschrift 4 422 094 beschrieben. Die Anordnung nach dieser Erfindung enthält einen digitalen Speicher, der mit Datenwörtern programmiert ist, die repräsentativ für die gewünschte Übertragungskennlinie sind. Zu verarbeitende digitale Vertikaldetailsignale werden als Adresseneingangscodes an den Speicher gelegt. Als Antwort auf diese Adresseneingangscodes liefert der Speicher ein Ausgangssignal, das der gemäß der gewünschten Übertragungskennlinie transformierten Version des Eingangssignals entspricht. Das Eingangssignal und das Ausgangssignal vom Speicher werden kombiniert und dann mit dem kammgefilterten Leuchtdichtesignal vereinigt. Die Realisierung der Übertragungskennlinie mittels eines Speichers hat den Nachteil, daß die Kennlinie nicht bequem als Funktion von Signalcharakteristika geändert werden kann. Zur Änderung der Übertragungskennlinie ist im allgemeinen eine Neuprogrammierung des Speichers notwendig. Die Durchführung der Neuprogrammierung erfordert zusätzliche Pufferspeicherkapazität und ist typischerweise ein relativ langsamer Vorgang, der einige Vollbildintervalle benötigt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, die ein Digitalsignal, z. B. ein Vertikaldetailsignal, gemäß einer stückweise linearen Übertragungskennlinie verarbeitet und nicht auf einem Speicher basiert. Diese Einrichtung soll außerdem praktisch im Augenblick und ohne das Erfordernis zusätzlicher Hardware umprogrammierbar sein.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zur Realisierung einer symmetrischen nichtlinearen Übertragungskennlinie, die stückweise-linear ist. Gemäß einem Aspekt der Erfindung verarbeitet die Anordnung ein aus einer Quelle kommendes digitales Videosignal, das positive und negative Werte haben kann. Die Anordnung enthält eine Einrichtung zur Erzeugung des Absolutwertes des Digitalsignals. Eine weitere Einrichtung erzeugt ein Signal entsprechend der Differenz zwischen den Absolutwerten und einem Referenzwert, der von einer Quelle geliefert wird. Ein Polaritätsdiskriminator läßt Differenzsignale nur einer Polarität durch. Eine Polaritätsumkehrschaltung invertiert die Polarität von eingangsseitig angelegten Signalproben abhängig von der Polarität derjenigen Signalproben, die an der Quelle der digitalen Videosignale erscheinen. Schließlich ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Polaritätsdiskriminator mit dem Eingang der Polaritätsumkehrschaltung zu koppeln. Auf diese Weise ist das Ausgangssignal der Polaritätsumkehrschaltung ein symmetrisch verarbeitetes Signal, das funktionell vom Referenzwert abhängt.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind ein erster und ein zweiter Schwellen/Polaritäts-Diskriminator vorgesehen, deren jeder einen jeweils zugeordneten Referenzwert empfängt, die von einer Quelle an betreffenden Referenzsignaleingängen geliefert werden. Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche den Signaleingang des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators mit der Absolutwertschaltung und den Eingang des zweiten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators mit dem Ausgang des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators koppeln. Die Schwellen/Polaritäts-Diskriminatoren liefern Ausgangssignale der einen Polarität nur bei angelegten Eingangssignalen, die den Referenzwert übersteigen. Eine Signalbemessungsschaltung ist mit ihrem Eingang an den Ausgang des zweiten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators gekoppelt. Eine Signalvereinigungsschaltung ist mit ihrem einen Eingang an den Ausgang der Signalbemessungsschaltung und mit einem anderen Eingang an den Ausgang des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators gekoppelt. Am Ausgang der Signalvereinigungsschaltung ist ein verarbeitetes Digitalsignal verfügbar.

In einer Ausführungsform werden zu verarbeitende Signale an eine Absolutwertschaltung gelegt, die an ihrem Ausgang einen Betragwert ohne Vorzeichen und ein Signal liefert, welches die Polarität der Signalprobe anzeigt. Die Betragswerte werden an eine Kaskadenanordnung einer ersten, zweiten und dritten Signalvereinigungsschaltung und eines ersten, zweiten und dritten Polaritätsdiskriminators gelegt (unter der Bezeichnung Polaritätsdiskriminator sei hier eine Schaltung verstanden, die Signale nur einer Polarität durchläßt). Die zweite Signalvereinigungsschaltung ist über den ersten Polaritätsdiskriminator mit dem Ausgang der ersten Vereinigungsschaltung gekoppelt, und die dritte Vereinigungsschaltung ist mit dem Ausgang der zweiten Vereinigungsschaltung über eine Anordnung gekoppelt, die den zweiten Polaritätsdiskriminator in Reihe mit einer Signalbemessungseinrichtung enthält. Die dritte Vereinigungsschaltung ist außerdem mit dem Ausgang der ersten Vereinigungsschaltung über eine Anordnung gekoppelt, die den ersten Polaritätsdiskriminator in Reihe mit einer zweiten Signalbemessungseinrichtung enthält. Schließlich ist der Ausgang der dritten Vereinigungsschaltung über den dritten Polaritätsdiskriminator mit einer Komplementbildungsschaltung gekoppelt. Die Komplementbildungsschaltung wird durch das Polaritätssignal von der Absolutwertschaltung gesteuert.

Die erste Vereinigungsschaltung subtrahiert einen ersten Referenzwert von den Betragswerten. Differenzwerte einer einzigen Polarität, die vom ersten Diskriminator durchgelassen werden, entsprechen einem "entkernten" Signal. In der zweiten Vereinigungsschaltung wird ein zweiter Referenzwert von den Differenzwerten der einzigen Polarität subtrahiert und in der ersten Bemessungseinrichtung bemessen. Die Differenzwerte der einzigen Polarität vom ersten Diskriminator werden außerdem in der zweiten Bemessungseinrichtung bemessen. Die dritte Vereinigungsschaltung subtrahiert die durch die erste Bemessungseinrichtung bemessenen Differenzwerte von den durch die zweite Bemessungseinrichtung bemessenen Differenzwerten. Ein von der dritten Vereinigungsschaltung geliefertes Signal einziger Polarität wird vom dritten Polaritätsdiskriminator auf die Komplementbildungsschaltung gekoppelt.

Für einen Signalprobenwert (Abfragewert) X_n läßt sich die Ausgangsgröße Y_n der Schaltungsanordnung wie folgt ausdrücken:

Y_n = (K₂(X_n-X_R1)_p - K₁((X_n-X_R1)_p - X_R2)_p)_p;

die im vorstehenden Ausdruck mit Index p bezeichneten Klammern bedeuten, daß die Werte der Funktion innerhalb der betreffenden Klammern jeweils nur eine Polarität haben; K₁ und K₂ sind ein erster und ein zweiter Bemessungsfaktor, während X_R1 und X_R2 der erste bzw. der zweite Referenzwert ist.

Die Funktion wird programmierbar gemacht, indem man Maßnahmen trifft, um entweder die Bemessungsfaktoren oder die Referenzwerte zu ändern.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines digitalen Fernsehempfängers und zeigt die grundlegenden Schaltungsteile für die Verarbeitung des Vertikaldetailsignals;

Fig. 2 ist ein Logikschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Verarbeitung des Vertikaldetailsignals;

Fig. 3 zeigt die Übertragungskennlinie des "anhebenden" und "stutzenden" Teils der Vertikaldetail-Verarbeitungsschaltung.

In den Fig. 1 und 2 stellen die breiten gepfeilten Verbindungen zwischen einzelnen Elementen jeweils Parallelsignalleitungen dar, um beispielsweise Binärsignale in Parallelbitform zu übertragen. Die dünnen gepfeilten Verbindungen stellen Einzelleitungen zur Übertragung analoger Signale dar. Es sei im vorliegenden Fall angenommen, daß die einzelnen Signalproben (Abfragewerte) im Zweierkomplement-Format vorliegen und daß die Schaltungsteile zur Verarbeitung von Zweierkomplement-Signalen ausgelegt sind.

In der Fig. 1 ist ein digitaler Signalverarbeitungsteil eines Fernsehempfänger dargestellt. Ein über Rundfunk gesendetes HF-Videosignal wird von einer Antenne 10 aufgefangen und an einen herkömmlichen Empfangsteil 12 gelegt, der die Tuner-, ZF- und Demodulatorschaltungen enthält. Der Empfangsteil 12 liefert ein zusammengesetztes Videosignal (Videosignalgemisch) im Basisband, das auf den Analogeingang eines Analog/Digital-Wandlers (A/D-Wandler) 14 gegeben wird. Der A/D-Wandler 14 liefert binäre Darstellungen des Analogsignals mit einer Abfragefrequenz, die z. B. gleich dem Vierfachen der Farbhilfsträgerfrequenz ist. Die Digitalsignale vom A/D-Wandler 14 werden auf den Eingang eines digitalen Kammfilters 16 gegeben, welches das digitale Videosignalgemisch in seine Leuchtdichtekomponente Y und seine Farbartkomponente C trennt. Das Leuchtdichtesignal wird einer Leuchtdichte-Verarbeitungseinrichtung 18 zugeführt, die Schaltungen zur Versteilerung und Entkernung, eine Schaltung zur Kontrastregelung usw. enthalten kann. Von der Einrichtung 18 gelangen die verarbeiteten Signalproben zu einer Summierschaltung 22. In der Schaltung 22 wird das verarbeitete Leuchtdichtesignal mit einem Vertikaldetailsignal vereinigt, das aus dem kammgefilterten Farbartsignal zurückgewonnen wurde. Das Signal von der Summierschaltung 22 wird einer Matrizierschaltung 24 angelegt, worin es mit dem verarbeiteten Farbartsignal kombiniert wird, um die Primärfarbsignale R, G und B zur Ansteuerung einer Bildwiedergabeeinrichtung zu erzeugen.

Das Farbartsignal vom Kammfilter 16 wird auf eine Farbart-Verarbeitungseinrichtung 26 gegeben. Die Einrichtung 26 kann ein auf den Farbhilfsträger zentriertes Bandpaßfilter enthalten sowie Schaltungen zur Steuerung des Farbtons, zur automatischen Regelung des Fleischfarbtons, zur Sättigungsregelung, zur Demodulation usw. Die Einrichtung 26 erzeugt aus dem Farbartsignal die verarbeiteten Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) oder die Farbwertsignale I und Q und legt diese Signale an die Matrizierschaltung 24.

Das kammgefilterte Farbartsignal vom Kammfilter 16 wird außerdem auf das Tiefpaßfilter 28 gegeben, das die Farbartkomponente im wesentlichen dämpft und die in den kammgefilterten Farbartsignalen erscheinende Vertikaldetailinformation der Leuchtdichte durchläßt. Eine ausführliche Erklärung dafür, warum Vertikaldetailinformation der Leuchtdichte im kammgefilterten Farbartsignal vorhanden ist, findet sich in der Arbeit von D. H. Pritchard "A CCD Comb Filter for Color TV Receiver Picture Enhancement", veröffentlicht in RCA Review, Band 41, Seiten 3-28 (März 1980). Die Vertikaldetailinformation wird in einer Vertikaldetail-Verarbeitungseinheit 30 "angehoben" und dann auf die Summierschaltung 22 gegeben, worin sie mit dem Haupt-Leuchtdichtesignal wiedervereinigt wird.

Die meisten Schaltungsteile in einem digitalen Empfänger werden durch eine zentrale Steuereinheit, z. B. durch einen Mikroprozessor, gesteuert. Die Steuereinheit spricht auf Benutzerbefehle, Signalqualität usw. an, um dem wiedergegebenen Bild eine bestimmte Qualität zu geben und diese Qualität im wesentlichen konstant zu halten. Dies sei auch für die Anordnung nach Fig. 1 vorausgesetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Fig. 1 von den Verbindungen der Steuereinheit 20 jedoch nur die Verbindung zur Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 18 und zur Vertikaldetail-Verarbeitungseinheit 30 gezeigt.

Im allgemeinen ist es zweckmäßiger, die Vertikaldetailinformation mit dem kammgefilterten Leuchtdichtesignal vor der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit wiederzuvereinigen, so daß beide Komponenten des Leuchtdichtesignals gleiche Verarbeitung erfahren. Bei der Konstruktion eines digitalen Empfängers jedoch kann es unter Umständen nicht praktisch sein, Schaltungsfunktionen aufzuteilen, um Vertikaldetailinformation vor der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit wiedereinzuführen. In diesem Fall sollte die Vertikaldetail-Verarbeitungseinheit 30 so ausgelegt sein, daß sie auf Steuersignale anspricht, um den gesteuerten Änderungen der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 18 gleichermaßen zu folgen. Wenn z. B. eine kontrastregelnde Multiplizierschaltung in der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 18 angewiesen wird, den Leuchtdichte-Signalproben mehr Verstärkung mitzuteilen, dann sollte die Vertikaldetail-Verarbeitungseinheit in der Lage sein, gleichzeitig auch den Vertikaldetailsignalen mehr Verstärkung mitzuteilen. In ähnlicher Weise sollte, wenn eine Rauschverminderungsschaltung angewiesen wird, die Vertikaldetail-Verarbeitungseinheit gleichzeitig dazu gebracht werden, den Schwellenwert für die Rausch-Entkernung zu erhöhen.

In der Fig. 2 ist eine in ihrer Kennlinie veränderbare oder programmierbare Vertikaldetailsignal-Verarbeitungsschaltung dargestellt. Die Anordnung nach Fig. 2 bewirkt eine "Entkernung", "Anhebung" und "Stutzung" des Vertikaldetailsignals und addiert dann dieses Signal zurück mit sich selbst, um das Signal zu bilden, welches mit dem Leuchtdichtesignal rekombiniert wird. Die Entkernungs/Anhebungs/Stutzungs-Kennlinie ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur ist das Eingangssignal der horizontalen Achse und das Ausgangssignal der vertikalen Achse zugeordnet. Für Eingangssignale vom Wert Null bis zum Referenzwert REF1 wird das Ausgangssignal auf Null gehalten, was als "Entkernung" bezeichnet wird. Für Eingangswerte von REF1 bis REF2 wird das Eingangssignal mit einem konstanten Faktor K₂ bemessen; eine Addition des bemessenen Eingangssignals mit dem unbemessenen Eingangssignal führt zu einem kombinierten Signal, das über diesen Bereich von Eingangswerten relativ zum Eingangssignal "angehoben" ist. Zwischen dem Wert REF2 und einem Punkt 0 wird das Eingangssignal mit einem negativen Faktor bemessen. Der Betrag des negativen Faktors ist typischerweise kleiner als der Betrag des erstgenannten Faktors. Wenn man die letztgenannten bemessenen Eingangswerte mit den unbemessenen Eingangswerten addiert, ergibt sich ein kombiniertes Ausgangssignal, das über den Bereich von Eingangswerten, die größer sind als REF2, relativ zum Eingangssignal abgeschwächt oder "gestutzt" ist. Das kombinierte Signal wird begrenzt, um zu verhindern, daß es die Nullachse kreuzt. Die Symmetrie der Kennlinie wird bei der Anordnung nach Fig. 2 dadurch erreicht, daß man nur die Beträge der angelegten Signale verarbeitet und dann die Polarität der den negativen Proben des angelegten Signals zugeordneten verarbeiteten Beträge ändert.

Gemäß der Fig. 2 wird das Vertikaldetailsignal auf eine Schiene 35 gegeben und zum Eingangsanschluß einer Absolutwertschaltung 37 und eines Verzögerungselementes 50 geleitet. Vom Verzögerungselement 50 wird das Vertikaldetailsignal auf eine Vereinigungsschaltung 51 gekoppelt, worin es mit dem verarbeiteten Vertikaldetailsignal von der Einheit 48 kombiniert wird, um ein entkerntes/angehobenes/gestutztes Vertikaldetailsignal zu erzeugen. Dieses Signal wird einer Multiplizier- oder Bemessungsschaltung 52 angelegt, die es mit einem Verstärkungsfaktor K₃ bemißt, der z. B. von der Steuereinheit geliefert wird. Das Verzögerungselement 50 ist deswegen zwischen die Eingangsschiene 35 und die Vereinigungsschaltung 51 gefügt, um die Laufzeit auszugleichen, die im parallelen Weg des Vertikaldetailsignals zwischen der Schiene 35 und der Einheit 48 besteht.

Die Absolutwertschaltung 37 bildet aus den angelegten Vertikaldetailsignalen nur die Betragswerte. Die Betragswerte X_n werden an eine Subtrahierschaltung 39 gelegt. Ein erster Referenzwert X_R1 (entspricht dem Wert REF1 in Fig. 3) von der Steuereinheit wird an den Subtrahenden-Eingang der Subtrahierschaltung 39 gelegt, die an ihrem Ausgang die Differenzwerte (X_n-X_R1) liefert. Es sei erwähnt, daß das Element 39 eine Addierschaltung sein kann, wobei die angelegten Referenzwerte X_R1 von der Steuereinheit mit negativer Polarität zu liefern wären.

Die Differenzwerte von der Subtrahierschaltung 39 werden auf ein UND-Glied 40 gegeben, welches so angeschlossen ist, daß es als Polaritätsdiskriminator funktioniert. Das Vorzeichenbit des Differenzwertes (X_n-X_R1) wird an einen invertierenden Eingang des UND-Gliedes 40 gelegt, und die Wertbits des Differenzwertes werden an nicht-invertierende Eingänge gelegt. Bei dieser Anschlußweise läßt das UND-Glied 40 nur die Beträge positiver Differenzwerte durch. (Das UND-Glied 40 kann durch N parallele UND-Glieder realisiert werden, die jeweils zwei Eingänge haben, von denen der eine als invertierender Eingang mit der Vorzeichenbit-Leitung und der andere mit einem jeweils zugeordneten Exemplar der Betragsbit-Leitungen verbunden ist.) Das Ausgangssignal vom UND-Glied 40 hat von Null verschiedene Werte nur für solche Signalbeträge, die größer sind als der Referenzwert X_R1. Auf diese Weise führt die Kombination der Elemente 39 und 40 eine Entkernung durch, d. h. schwache Signale mit einer Amplitude von weniger als der Wert X_R1 werden eliminiert.

Die vom UND-Glied 40 gelieferten Betragswerte werden auf die Serienanordnung einer Vereinigungsschaltung 41 und eines UND-Gliedes 43 gegeben. Die Vereinigungsschaltung 41 empfängt einen zweiten Referenzwert X_R2 (entspechend dem Maß REF1-REF2 in Fig. 3), der von der Steuereinheit kommt. Die Kombination der Elemente 41 und 43 führt eine ähnliche Funktion durch wie die Elemente 39 und 40. Jedoch liefert das UND-Glied 43 von Null verschiedene Werte nur für solche vom Element 37 kommende Eingangsbeträge, die größer sind als der Wert X_R1 plus X_R2.

Die Ausgangswerte vom UND-Glied 43 werden an eine Bemessungsschaltung 45 gelegt, welche die angelegten Proben mit einem Faktor K₁ multipliziert bzw. bemißt. Die Bemessungsschaltung 45 kann einen festen Bemessungsfaktor haben, oder sie kann durch Anlegen von Bemessungsfaktoren aus der Steuereinheit programmierbar sein. Im letztgenannten Fall wird die Schaltung 45 eine echte Multiplizierschaltung oder eine programmierbare stellenverschiebende und addierende Multiplizierschaltung sein usw. Im erstgenannten Fall kann die Schaltung 45 eine fest verdrahtete stellenverschiebende und addierende Bemessungsschaltung sein. Falls der Bemessungsfaktor ein festes binäres Vielfaches oder Untervielfaches ist, kann das Element 45 eine fest verdrahtete Anordnung zur Bitverschiebung nach links oder nach rechts sein, um für jede Verschiebung um jeweils eine Bitposition eine Multiplikation mit dem Faktor 2 bzw. eine Division durch den Divisor 2 zu bewirken.

Die bemessenen Betragswerte von der Bemessungsschaltung 45 werden an den ersten Eingang einer Signalvereinigungsschaltung 46 gelegt. Die über ein Verzögerungselement 42 und eine Bemessungsschaltung 44 kommenden Signalproben vom UND-Glied 40 werden an einen zweiten Eingang der Vereinigungsschaltung 46 gelegt, worin die aus der Bemessungsschaltung 45 kommenden Proben von den durch die Bemessungsschaltung 44 bemessenen Proben subtrahiert werden. Das Verzögerungselemet 42 gleicht den Unterschied der Signalverarbeitungszeit aus, der zwischen den beiden parallelen Signalverarbeitungswegen zwischen dem Ausgang des UND-Gliedes 40 und den Eingängen der Vereinigungsschaltung 46 besteht. Die Bemessungsschaltung 44 ist ähnlich aufgebaut wie die Bemessungsschaltung 45. In einer speziellen Ausführungsform ist der Bemessungsfaktor K₁ gleich 3/2 und der Bemessungsfaktor K₂ gleich 1, und die Referenzwerte X_R1 und X_R2 entsprechend den Dezimalzahlen 4 bzw. 28.

Für diejenigen der von der Absolutwertschaltung 37 erzeugten Betragswerte, die kleiner sind als X_R1, ist der Ausgang der Vereinigungsschaltung 46 gleich Null. Wenn die Betragswerte größer sind als X_R1 aber kleiner als X_R2 plus X_R1, dann liefert das UND-Glied 43 nur Nullwerte, und die Bemessungsschaltung 44 liefert allein den Gesamtbeitrag zum Ausgangssignal. Für Beträge größer als X_R1+X_R2 liefern beide Bemessungsschaltungen 44 und 45 Beiträge zum Ausgangssignal, wobei der eine positiv und der andere negativ ist. Somit ist das Ausgangssignal gleich Null, bis die Beträge den Wert X_R1 übersteigen; dann hat es einen Verstärkungsfaktor von K₂ für Beträge, die größer sind als X_R1 aber kleiner als X_R2 plus X_R1; und schließlich bekommt es einen Verstärkungsfaktor von K₂-K₁ (mit einem Offset) für Beträge, die größer sind als X_R2+X_R1.

Das von der Vereinigungsschaltung 46 gelieferte Signal wird auf ein Verknüpfungsglied 47 gegeben, dessen Ausgang nur positive Werte liefert. Die Ausgangswerte vom UND-Glied 47 werden dann der Zweierkomplementschaltung 48 angelegt, welche diejenigen verarbeiteten Beträge "arithmetisch negiert", die negativen Vertikaldetailsignalen an der Schiene 35 entsprechen. Die Zweierkomplementschaltung 48 spricht auf das Vorzeichenbit an, welches jeweils derjenigen Signalprobe entspricht, die vom Verzögerungselement 49 die jeweils passende zeitliche Verzögerung erfahren hat.

Die Kombination der Absolutwertschaltung am eingangsseitigen Ende und der Zweierkomplementschaltung am ausgangsseitigen Ende des nichtlinearen Teils der Schaltungsanordnung führt zu einer symmetrischen Signalverarbeitung. Wenn das UND-Glied 40 direkt mit dem Eingang der Zweierkomplementschaltung 48 gekoppelt ist, dann wird das Ausgangssignal symmetrisch entkernt. Die Kopplung des UND-Gliedes 40 mit der Zweierkomplementschaltung 48 über die Bemessungsschaltung 44 führt zu einem entkernten Signal, das mit dem Verstärkungsfaktor K₂ multipliziert ist. Die Hinzufügung paralleler Kombinationen von differenzbildenden Schaltungen und Polaritätsdiskriminatoren (wie z. B. die UND-Glieder 41 und 43) zwischen dem UND-Glied 40 und der Zweierkomplementschaltung 48 bringt zusätzlich die Dimension stückweise-linearer Verarbeitung. Schließlich führt die Addition des verarbeiteten Signals zurück in das nicht-verarbeitete Signal zu einem "angehobenen" und "gestutzten" Signal.

Claims (15)

1. Anordnung zur Verarbeitung eines digitalen Videosignals mit einer Einrichtung zum Anlegen eines Digitalsignals, das positive und negative Werte haben kann, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (37), die auf das digitale Videosignal anspricht, um ein Signal zu erzeugen, das dem Absolutwert des digitalen Signals entspricht;
eine Quelle (36) für einen Referenzwert X_R1;
eine Einrichtung (39), die auf den Absolutwert des digitalen Signals und auf den Referenzwert X_R1 anspricht, um ein Signal zu erzeugen, das den Differenzwerten zwischen diesen beiden Werten entspricht;
einen Polaritätsdiskriminator (40), der auf die Differenzwerte anspricht, um Differenzwerte nur einer Polarität durchzulassen;
eine Polaritätsumkehrschaltung (48), die einen Eingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß aufweist und auf die Polarität digitaler Signalproben anspricht, die an der Einrichtung zum Anlegen des Digitalsignals erscheinen, um die Polarität der an ihren Eingangsanschluß gelegten Signalproben zu invertieren;
eine Einrichtung (41-47) zum Koppeln des Polaritätsdiskriminators (40) mit dem Eingangsanschluß der Polaritätsumkehrschaltung (48), wobei das Ausgangssignal der Polaritätsumkehrschaltung ein symmetrisch verarbeitetes Signal gemäß einer von dem Referenzwert X_R1 abhängigen Funktion ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (41-47) zum Koppeln des Polaritätsdiskriminators (40) mit dem Eingangsanschluß der Polaritätsumkehrschaltung (48) eine Bemessungsschaltung (44) enthält, welche ein ihr angelegtes Signal mit einem Bemessungsfaktor bemißt und welche einen mit dem Polaritätsdiskriminator (40) gekoppelten Eingangsanschluß und einen mit der Polaritätsumkehrschaltung (48) gekoppelten Ausgangsanschluß hat.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (41-47) zum Koppeln des Polaritätsdiskriminators (40) mit dem Eingangsanschluß der Polaritätsumkehrschaltung (48) ferner folgendes enthält:
eine Quelle (36) für einen Referenzwert X_R2;
eine Signalvereinigungsschaltung (41), die einen mit dem Polaritätsdiskriminator (40) gekoppelten ersten Eingangsanschluß und einen mit der Quelle (36) des Referenzwertes X_R2 gekoppelten zweiten Eingangsanschluß hat, um an einem Ausgangsanschluß die Differenzwerte der an den ersten und den zweiten Eingangsanschluß angelegten Signalproben zu liefern;
einen zweiten Polaritätsdiskriminator (43), der mit dem Ausgangsanschluß der ersten Signalvereinigungsschaltung gekoppelt ist, um Differenzwerte nur einer Polarität durchzulassen;
eine zweite Signalvereinigungschaltung (46) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß;
Einrichtungen zum Koppeln des ersten Eingangsanschlusses der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) mit dem Ausgangsanschluß der Bemessungsschaltung (44) und zum Koppeln des zweiten Eingangsanschlusses der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) mit dem zweiten Polaritätsdiskriminator (43);
eine Einrichtung (47) zum Koppeln des Ausgangsanschlusses der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) mit dem Eingangsanschluß der Polaritätsumkehrschaltung (48), wobei das von der Polaritätsumkehrschaltung (48) erzeugte Signal ein in symmetrischer Weise stückweise-linear verarbeitetes Signal ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (45) zum Koppeln des zweiten Polaritätsdiskriminators (43) mit der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) eine weitere Bemessungsschaltung (45) enthält, um das angelegte Signal mit einem konstanten Faktor zu bemessen.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (47) zum Koppeln der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) mit der Polaritätsumkehrschaltung (48) einen dritten Polaritätsdiskriminator (47) enthält.

6. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine dritte Signalvereinigungsschaltung (51), die einen mit der Einrichtung (35) zum Anlegen eines Digitalsignals gekoppelten ersten Eingangsanschluß und einen mit dem Ausgangsanschluß der Polaritätsumkehrschaltung (48) gekoppelten zweiten Eingangsanschluß hat, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen, das in symmetrischer Weise über mindestens einen Bereich von Eingangswerten des Digitalsignals angehoben ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signalvereinigungsschaltung (46) die an ihren ersten und ihren zweiten Eingangsanschluß angelegten Signale subtraktiv kombiniert.

8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Koppeln des ersten Eingangsanschlusses der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) mit der Bemessungsschaltung (44) ein Verzögerungselement (42) enthält, um die Signallaufzeiten der Signalproben am ersten und zweiten Eingang der zweiten Signalvereinigungsschaltung (46) einander anzugleichen.

9. Anordnung zur Verarbeitung eines digitalen Videosignals mit einer Einrichtung zum Anlegen eines digitalen Videosignals, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (36) zum Anlegen eines ersten (X_R1) und eines zweiten (X_R2) Referenzwertes;
eine Einrichtung (37), die auf das digitale Videosignal anspricht, um ein Signal zu erzeugen, das den Absolutwerten des Betrages des digitalen Videosignals entspricht;
einen ersten (39, 40) und einen zweiten (41, 43) Schwellen/Polaritäts-Diskriminator, deren jeder einen Referenzeingang und einen Signaleingang sowie einen Ausgang hat und Ausgangssignale jeweils nur einer Polarität und nur für den Fall angelegter Eingangssignale liefert, die den jeweils angelegten Referenzwert übersteigen;
Einrichtungen zum Koppeln des Signaleingangs des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators (39, 40) mit der den Absolutwert liefernden Einrichtung (47) und zum Koppeln des Referenzeingangs des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators mit der Einrichtung (36) zum Anlegen des ersten Referenzwertes (X_R1);
Einrichtungen zum Koppeln des Signaleingangs des zweiten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators (41, 43) mit dem Ausgang des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators (39, 40) und zum Koppeln des Referenzeingangs des zweiten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators mit der Einrichtung (36) zum Anlegen des zweiten Referenzwertes (X_R2);
eine Signalbemessungsschaltung (45), die einen mit dem Ausgang des zweiten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators (41, 43) gekoppelten Signaleingang und einen Ausgang hat;
eine Signalvereinigungsschaltung (46), die einen mit dem Ausgang der Signalbemessungsschaltung (45) gekoppelten ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminators (39, 40) gekoppelten zweiten Eingang hat und eine Ausgangsklemme aufweist, an welcher das verarbeitete Digitalsignal verfügbar ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (39, 40) und der zweite (41, 43) Schwellen/Polaritäts-Diskriminator jeweils folgendes aufweist:
eine Signalvereinigungsschaltung (39 bzw. 41), die einen mit dem Referenzeingang gekoppelten ersten Eingangsanschluß und einen mit dem Signaleingang gekoppelten zweiten Eingangsanschluß hat und an ihrem Ausgangsanschluß Differenzsignale liefert;
eine Verknüpfungsschaltung (40 bzw. 43), die auf die Polarität der Differenzsignale anspricht, um Differenzsignale nur einer Polarität durchzulassen.

11. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Zweierkomplementbildungsschaltung (48), die einen mit der Ausgangsklemme der Signalvereinigungsschaltung (46) gekoppelten Eingangsanschluß hat und auf die Polarität des Eingangssignals anspricht, das dem an die Zweierkomplementbildungsschaltung (48) gelegten verarbeiteten Signal entspricht.

12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Signalvereinigungsschaltung (51), die einen mit der Zweierkomplementbildungsschaltung (48) gekoppelten ersten Eingangsanschluß und einen mit der Einrichtung (35) zum Anlegen eines digitalen Videosignals gekoppelten zweiten Eingangsanschluß hat und einen Ausgangsanschluß aufweist, an welchem ein "angehobenes" digitales Videosignal verfügbar ist.

13. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine zweite Signalvereinigungsschaltung (51), die einen mit der Ausgangsklemme der vorgenannten Signalvereinigungsschaltung (46) gekoppelten ersten Eingangsanschluß und einen mit der Einrichtung (35) zum Anlegen eines digitalen Videosignals gekoppelten zweiten Eingangsanschluß hat und einen Ausgangsanschluß aufweist, an welchem ein "angehobenes" digitales Videosignal erzeugt wird.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signalvereinigungsschaltung (51) mit der Ausgangsklemme der vorgenannten Signalvereinigungsschaltung (46) über eine Einrichtung (47, 48) gekoppelt ist, die eine zweite Zweierkomplementbildungsschaltung (47) enthält, welche auf die Polarität von Signalen anspricht, die an der Einrichtung (36) zum Anlegen eines digitalen Videosignals erscheinen.

15. Anordnung nach Anspruch 9, 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Signalbemessungsschaltung (45) und dem ersten Schwellen/Polaritäts-Diskriminator (39, 40) gekoppelte Signalvereinigungsschaltung (46) mit dem besagten Schwellen/Polaritäts-Diskriminator (39, 40) über eine zweite Signalbemessungsschaltung (44) gekoppelt ist.