DE3530254C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbfernsehkameraanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 12 66 802 ist eine Farbfernsehkameraanordnung mit einer Regelschaltung zur Einhaltung des Verhältnisses zwischen Leuchtdichtesignal und Farbdifferenzsignalen bekannt. Bei diesem Stand der Technik empfängt eine Operationseinheit von einer Bildaufnahmeeinrichtung drei Primärfarbsignale und das Leuchtdichtesignal und erzeugt die Farbdifferenzsignale I und Q, die zusammen mit dem Leuchtdichtesignal einem Sender zugeführt werden. Diese drei Signale werden außerdem einer Empfängermatrix zur Rückgewinnung der Grundfarbsignale zugeführt und diese in eine nicht additive Mischstufe eingegeben, welche zwei Steuersignale liefert, von denen in jedem Augenblick das eine demjenigen Farbsignal, das gerade die größte Momentanamplitude hat, und das andere demjenigen Farbsignal, das gerade die kleinste Momentanamplitude hat, entspricht. Diese beiden Steuersignale werden einer am Eingang der Operationseinheit vorgesehenen Verstärkungssteuerschaltung zugeführt, und zwar das eine über eine den Weißwert des Leuchtdichtesignals und der Grundfarbsignale beeinflussende Verstärkungssteuerschaltung und das andere über eine Schwarzwertsteuerschaltung. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß sowohl der Weißwert als auch der Schwarzwert der einzelnen Signale vorgegebenen Werten gleichgemacht werden. Zwischen der Empfängermatrix und Mischstufe ist für jedes der Farbsignale eine Klemmschaltung angeordnet, die während der Austastintervalle getastet werden und die Signale bezüglich Masse normieren.

Aus der DE-AS 19 49 024 ist es bei einer Farbfernsehkameraanordnung bekannt, das Leuchtdichtesignal und die drei Farbwertsignale einer Gammakorrektur zu unterziehen.

Farbfernsehkameraanordnungen mit drei Bildaufnahmeröhren für die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau werden am häufigsten als Rundfunkfarbfernsehkameraanordnungen eingesetzt. Der grundsätzliche Aufbau einer Bildverarbeitungsschaltung einer solchen Fernsehkameraanordnung ist in Fig. 1 gezeigt.

Bei der Anordnung von Fig. 1 tasten eine rote (R), eine grüne (G) und einen blaue (B) Bildaufnahmeröhre 11 a bis 11 c einer Bildaufnahmeeinheit 11 nach Maßgabe horizontaler und vertikaler Synchronsignale von einem nicht gezeigten Synchronsignalgenerator ein Objekt ab und erzeugen Videosignale. Die von den Bildaufnahmeröhren 11 a bis 11 c erzeugten Videosignale werden mit Hilfe einer nicht gezeigten Gleichstromklemmschaltung geklemmt und danach Addierern 13 a bis 13 c einer Operationseinheit 13 zugeführt. Die Addierer 13 a bis 13 c überlagern den eingegebenen Videosignalen Austastpegelsteuersignale, die von Austastpegelsteuerschaltungen 14 a bis 14 c einer Austastpegelsteuereinheit 14, die später beschrieben wird, erzeugt wurden. Die überlagerten Videosignale werden dann veränderbaren Gammakorrekturschaltungen 15 a bis 15 c einer Gammakorrektureinheit 15 zugeführt. Die Schaltungen 15 a bis 15 c ändern die eingegebenen Videosignale entsprechend den Gammakorrekturkennlinien, die durch Gammasteuersignale SR, SG und SB vorgegeben sind, um so die Gammakennlinien der Bildaufnahmeröhren 11 a bis 11 c zu korrigieren. Die gammakorrigierten Videosignale werden mittels Austastmischschaltungen 16 a bis 16 c einer Austasteinheit 16 nach Maßgabe eines Austastsignals SBBL einer Austastverarbeitung unterzogen. Danach werden die Videosignale über lineare Begrenzerschaltungen 17 a bis 17 c einer Schwarzpegelklemmeinheit 17 und Ausgangsanschlüsse VR, VG und VB einer nicht gezeigten Matrixschaltung geliefert, um in Farbdifferenzsignale und Leuchtdichtesignale umgesetzt zu werden.

Die Austastpegelsteuerschaltungen 14 a bis 14 c empfangen über veränderbare Widerstände Rr und Rb ein Master-Austastpegelsteuersignal und außerdem Austastpegelsteuersignale Rp, Gp und Bp für die einzelnen Primärfarben. Die Signale Rp, Gp und Bp dienen dazu, die Ausgangspegel der Schaltungen 14 a bis 14 c einzustellen. Wenn die Signale Rp, Gp und Bp pegelgesteuert werden, dann können die Austastpegel für Rot, Grün und Blau so gesteuert werden, daß sie übereinstimmen. Das Signal Mp ist für die sogenannte Master- Austastpegelsteuerung vorgesehen, daß heißt zur Steuerung der Austastpegel der drei Primärfarben innerhalb weiter Bereiche. Durch Einstellung der veränderbaren Widerstände Rr und Rb können die Austastpegel für die drei Primärfarben so gesteuert werden, daß sie übereinstimmen.

Die Bildverarbeitungsschaltung der herkömmlichen Farbfernsehkameraanordnung ist mit folgendem Problem behaftet.

Die Gammakorrekturkennlinien für das rote, das grüne und das blaue Videosignal müssen unabhängig voneinander auf unterschiedliche Werte eingestellt werden, damit eine achromatische Farbe in einem weiten Eingangspegelbereich zufriedenstellend wiedergegeben wird. Dies liegt daran, daß sich die Gammakennlinien der Bildaufnahmeröhren 11 a bis 11 c für die einzelnen Primärfarben, insbesondere bei Rot, unterscheiden. Aus diesem Grund werden die Gammakorrekturkennlinien bei Rundfunkfernsehkameraanordnungen, die einen weiten Farbwiedergabebereich erfordern, für die einzelnen Primärfarben gesondert einjustiert.

Wenn jedoch die Gammakorrekturkennlinien insoweit unterschiedlich sind, dann werden die Austastpegel, wenn diese vor der Gammakorrektur für die jeweiligen Farbvideosignale eingestellt wurden, bei der Gammakorrektur verschoben. Fig. 2 zeigt dies. In Fig. 2 zeigt ein Diagramm A Gammakorrekturkennlinien, die in den veränderbaren Gammakorrekturschaltungen 15 a bis 15 c in Fig. 1 einzustellen sind, wobei die Bezugszeichen a, b und c die Gammakorrekturkennlinien für Rot, Grün und Blau bezeichnen. Ein Diagramm B zeigt einen die Gammakorrekturschaltungen 15 a bis 15 c beaufschlagenden Eingangssignalverlauf (wobei angenommen wird, daß das rote, das grüne und das blaue Videosignal sowie die Austastpegelsteuersignale gleich sind), und das Bezugszeichen Vp bezeichnet den Austastpegel vor der Gammkorrektur. Die Diagramme C bis E zeigen die Ausgangssignalverläufe der Gammakorrekturschaltungen 15 a bis 15 c, wobei die Bezugszeichen γ a, γ b und γ c diejenigen Ausgangssignalverläufe bedeuten, die sich ergeben, wenn das im Diagramm B gezeigte Signal entsprechend den Gammakorrekturkennlinien a, b bzw. c des Diagramms A gammakorrigiert werden. Die Bezugszeichen Vpa, Vpb und Vpc bedeuten die Austastpegel nach der Gammakorrektur. Wie man aus Fig. 2 ersehen kann, werden, wenn Videosignale des gleichen Bild- und Austastpegels an die veränderbaren Gammakorrekturschaltungen, die unterschiedliche Kennlinien aufweisen, geliefert werden, von diesen Schaltungen 15 a bis 15 c drei unterschiedliche Signale erzeugt. Selbst wenn die Austastpegel der Videosignale vor der Gammakorrektur gleichgemacht werden, unterscheiden sie sich also nach der Gammakorrektur voneinander, das die Gammakorrekturkennlinien unterschiedlich sind. Anders ausgedrückt, wenn die Gammakorrekturkennlinien geändert werden, dann ändert sich auch das Verhältnis der Ausgangsaustastpegel in bezug auf ein Austastpegelsteuereingangssignal (das heißt die Austastpegelsteuerverstärkung).

Bei der herkömmlichen Bildverarbeitungsschaltung von Fig. 1 wird auf folgende Weise verhindert, daß sich die Austastpegel der Videosignale aufgrund der Gammakorrektur unterscheiden. Zunächst werden die Austastpegel unter Verwendung des Master-Austastpegelsteuersignals Mp gleichgemacht. Dann werden die Austastpegelsteuerverstärkungen für Rot und Blau unter Verwendung der einstellbaren Widerstände Rr und Rb einjustiert. Verwendet man dieses Verfahren, dann ändert sich jedoch die Charakteristik von Fig. 2. Um dies zu vermeiden, müssen die veränderbaren Widerstände Rr und Rb erneut justiert werden. Die Charakteristik kann vor oder während einer Bildaufnahme fein korrigiert werden. Wenn sie jedoch so korrigiert wird, dann wird die Übereinstimmung zwischen den Austastpegeln in dem Bereich, über den sich diese Pegel ändern können, ungeachtet der Verwendung des Master-Austastpegelsteuersignals Mp nicht länger möglich, wodurch sich die Farbwiedergabe verschlechtert. Da ferner die Neigungen der Gammakorrekturkennlinien für die Videosignale für einen breiten Bereich unterschiedlich sind, wäre es nahezu unmöglich, daß mittels des Steuersignals Mp die Austastpegelsteuerverstärkungen für Rot und Blau über einen weiten Bereich gleichgemacht werden.

In der letzten Zeit ist eine computergesteuerte Farbfernsehkameraanordnung auf den Markt gekommen. Bei ihr tritt jedoch eine Änderung des Austastpegels aufgrund der Gammakorrektur auf, und die Prozedur zur automatischen Einstellung wird komplex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehkameraanordnung zu schaffen, die einen nicht nachteilig von den Gammakorrekturkennlinien beeinflußten Austastpegel einstellen kann und mehrere Videosignale auf demselben Pegel halten kann, selbst wenn eine Master-Pegelsteuerung in einem weiten Bereich durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Farbfernsehkameraanordnung nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung der Bildverarbeitungsschaltung einer herkömmlichen Farbfernsehkameraanordnung,

Fig. 2 Diagramm zur Erläuterung der Änderung des Austastpegels abhängig von Gammakorrekturkennlinien bei der Bildverarbeitungsschaltung von Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Farbfernsehkameraanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 4A bis 4C Zeitdiagramme, die zusammen ein Videosignalabtast- und Halteintervall der in Fig. 3 gezeigten Farbfernsehkameraanordnung zeigen.

Unter Bezug auf die Fig. 3 sowie 4A bis 4C soll die Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In Fig. 3 werden zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszahlen wie in Fig. 1 verwendet, und die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf die Unterschiede zur Schaltung von Fig. 1.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Bildverarbeitungsschaltung einer Farbfernsehkameraanordnung werden Ausgangssignale γ a bis γ c von veränderbaren Gammakorrekturschaltungen 15 a bis 15 c über Pufferschaltungen 20 a bis 20 c einer Verstärkungssteuereinheit 20 an die Austastmischschaltungen 16 a bis 16 c und außerdem an Abtast/Halte-(S/H)-Schaltungen 21 a bis 21 c einer Detektoreinheit 21 geliefert. Die S/H-Schaltungen 21 a bis 21 c tasten die Eingangssignale während eines positiven (oder "1") Intervalls eines Abtastpulses SP ab und halten sie während eines negativen (oder "0") Intervalls des Abtastpulses. Ausgangssignale Esr, Esg und Esb von S/H-Schaltungen 21 a bis 21 c werden an Austastpegelsteuerschaltungen 22 a bis 22 c für Rot, Grün bzw. Blau einer Austastpegelsteuerschaltung 22 geliefert.

Die Schaltung 22 a enthält einen Operationsverstärker Aa. Der (-) Eingang des Operationsverstärkers Aa empfängt das Ausgangssignal Esr von der Schaltung 21 a über einen Widerstand R 1, ein Austastpegelsteuereingangssignal Rp über einen Widerstand R 2 und ein Master-Austastpegelsteuereingangssignal Mp über einen Widerstand RR und einen veränderbaren Widerstand Rr. Der (+) Eingang des Operationsverstärkers Aa ist an Masse gelegt, und ein Rückkopplungsstabilisierkondensator Cr ist zwischen den (-) Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers Aa geschaltet.

Die Schaltung 22 b wird von einem Operationsverstärker Ab, Widerständen R 1′, R 2′, RG und einem Kondensator Cg in gleicher Weise wie die Schaltung 22 a gebildet. In ähnlicher Weise setzt sich die Schaltung 22 c aus einem Operationsverstärker Ac, Widerständen R 1′′, R 2′′, RB, einem veränderbaren Widerstand Rb und einem Kondensator Cb zusammen. Die Ausgangssignale der Schaltungen 22 a bis 22 c werden an Addierer 13 a bis 13 c geliefert. Der Abtastpuls SP wird von einem nicht gezeigten Pulsgenerator erzeugt. Der Pulsgenerator empfängt das Vertikalsynchronsignal von einem Synchronsignalgenerator, erzeugt ein Triggersignal durch Verzögerung des Vertikalsynchronsignals, löst einen monostabilen Multivibrator durch das Triggersignal aus, um ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Impulsbreite zu erzeugen, und liefert das Impulssignal als Impuls des Abtastpulses SP. Die Impulsbreite des Abtastpulses SP ist so eingestellt, daß sie innerhalb des Bereichs der Vertikalstrahlaustastzeit des Videosignals, die durch das Vertikalsynchronsignal eingestellt wird, liegt.

Die Arbeitsweise der mit dem beschriebenen Aufbau versehenen Anordnung ist wie folgt. Da die rote, die grüne und die blaue Schaltung gleich arbeiten, soll die Arbeitsweise der roten Schaltung beschrieben werden.

Wenn das in Fig. 4A gezeigte Videosignal von der Bildaufnahmeröhre 11 a erzeugt wird, dann wird dieses Videosignal über den Addierer 13 a und die veränderbare Gammakorrekturschaltung 15 a gammakorrigiert, und man erhält den in Fig. 4B gezeigten Verlauf des mit γ a bezeichneten Videosignals. Im Videosignal γ a tritt immer die Vertikalstrahlaustastzeit T auf, wenn das Signal von der Bildaufnahmeröhre 11 a erzeugt wird. Der Pegel Esr des Videosignals während der Zeit T ist der Austastpegel. Das Signal q a wird der S/H-Schaltung 21 a geliefert.

Die S/H-Schaltung 21 a empfängt die Impulse des Abtastpulses SP, die innerhalb der Zeit T des Videosignals γ a den Pegel "1" annehmen, wie es in Fig. 4C gezeigt ist. Die S/H-Schaltung tastet also während der Zeit T den Videosignalpegel, nämlich den Austastpegel, ab und hält ihn. Die von der S/H-Schaltung 21 a gehaltene Spannung Esr wird der Austastpegelsteuerschaltung 22 a geliefert, mit dem Rot-Austastpegelsteuereingangssignal Rp und dem Master- Austastpegelsteuereingangssignal Mp vermischt und dann an den Addierer 13 a geliefert. Auf diese Weise wird eine Rückkopplungsschleife für eine Austastpegelregelung gebildet.

Es soll nun eine Austastpegeleinstelleinrichtung der Austastpegelsteuereinheit 22 beschrieben werden. Es sei angenommen, daß der Ausgangspegel der S/H-Schaltung 21 a Esr [V], der Pegel des Austastpegelsteuereingangssignals Rp Epr [V], der Pegel des Master-Austastpegelsteuereingangssignals Mp Em [V] seien und der Verstärkungsfaktor sowie die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers Aa ausreichend hoch seien. In der Rückkopplungsschleife gilt folgende Beziehung:

(Esr/R 1) + (Epr/R 2) + (Em/Rrm) = 0 (1)

(für Rrm = RR + Rr).

Die Gleichung (1) nach Esr, das heißt der Ausgangsspannung der S/H-Schaltung 21 a aufgelöst, ergibt:

Esr = -(R 1/R 2)Epr - (R 1/Rrm)Em (2)

Der Zusammenhang zwischen Esr und Em wird von der Schaltung 15 a nicht beeinflußt. Aus diesem Grund läßt sich auf der Basis von Gleichung (2) der Zusammenhang zwischen einer Änderung Δ Esr von Esr und einer Änderung Δ Em von Em wie folgt ausdrücken:

Δ Esr = -(R 1/Rrm) Δ Em (3)

Ein Potential (das den Austastpegel angibt) im gammakorrigierten Ausgangssignal während der Abtast/Halte-Dauer erfüllt die Gleichungen (2) und (3).

In Gleichung (2) bedeutet der erste Term einen Rot-Austatpegelbetrag des Videosignals γ a nach der Gammakorrektur, der von dem Rot-Austastpegelsteuereingangssignal Rp erzeugt wird, und der zweite Term bedeutet einen Master- Austastpegelbetrag, die auf das Master-Austastpegelsteuereingangssignal Mp zurückgeht. Die veränderbaren Widerstände Rr und Rb werden so eingestellt, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:

(R 1/Rrm) = (R 1′/RG) = (R 1′′/Rbm) (4)

(für Rbm = RB + Rb).

Auf diese Weise können die Änderungen Δ Egr, Δ Esg und Δ Esb der gehaltenen Spannungen in bezug auf Δ Em untereinander übereinstimmen. Wie aus den Gleichungen (2) und (3) ersichtlich, werden die Änderungen nicht durch die Gammakorrektur beeinflußt.

Die Videosignale γ a, γ b und γ c, die mittels der Rückkopplungsschleife der Austastpegelregelung und der Gammakorrektur unterzogen wurden, werden mittels der Austastmischschaltungen 16 a bis 16 c über die Pufferverstärker 20 a bis 20 c in herkömmlicher Weise austastgemischt und dann einer Begrenzungsverarbeitung durch die lineraren Begrenzungsschaltungen 17 a bis 17 b unterzogen. Verschiebungen der Austastpegel, die von diesen Schaltungen herrühren, können durch die Steuereingangssignale Rp, Gp und Bp korrigiert werden.

Die Farbfernsehkameraanordnung mit dem geschilderten Aufbau hat demnach die folgenden Vorteile:

• (1) Wenn der Gammakorrekturbetrag geändert wird, werden die Austastpegel der jeweiligen Videosignale nach der Gammakorrektur überhaupt nicht geändert.
• (2) Der relative Pegelzusammenhang der jeweiligen Videosignale hängt nur von den Austastpegelsteuereingangssignalen ab und wird nicht von der Gammakorrektur beeinflußt.
• (3) Die Übereinstimmung der Austastpegel der Videosignale in bezug auf eine Änderung des Master-Austastpegelsteuereingangssignals wird nicht von einer Änderung des Gammakorrekturbetrags beeinflußt. Das heißt, wenn der Gammakorrekturbetrag geändert wird, brauchen die Widerstandswerte der veränderbaren Widerstände Rr und Rb nicht nachjustiert zu werden.
• (4) Selbst wenn daher die Gammakennlinien bei der Farbwiedergabeeinstellung der Kameraanordnung leicht geändert werden, brauchen die Austastpegel und die Übereinstimmung der Austastpegel der Videosignale nicht nachjustiert zu werden.
• (5) Wenn der obige Aufbau bei einer Kameraanordnung verwendet wird, die unter Verwendung eines Computers eine automatische Einstellung vornimmt, dann können die Einstellung der Gammakorrekturkennlinien und die Einstellung des Austastpegels unabhängig voneinander vorgenommen werden. Aus diesem Grund kann die Steuerprozedur (zum Beispiel ein Programm) einfach sein, so daß die für die automatische Einstellung erforderliche Zeit entsprechend gering wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie beispielsweise durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 angezeigt, kann der Erfassungsvorgang der Signale γ a, γ b und γ c gewünschtenfalls zwischen einer (veränderbaren oder fest einstellbaren) Gammakorrektur und der Austastmischung vorgenommen werden. Die Abtast/Halte-Zeitsteuerung kann entweder in der Vertikal- oder der Horizontalaustastzeit eingestellt werden. Ferner sind die Primärfarbvideosignale nicht auf Rot, Grün und Blau beschränkt.

Claims (6)

1. Farbfernsehkameraanordnung umfassend:
eine Operationseinheit (13) zur Überlagerung unabhängiger Austastpegelsteuersignale auf eine Vielzahl von Videosignalen und
eine Gammakorrektureinheit (15) zur Durchführung einer Gammakorrektur der von der Operationseinheit (13) gelieferten Videosignale,
gekennzeichnet durch
eine Detektoreinheit (21) zur Erfassung der Pegel, die die Videosignale (γ a bis γ c), die von der Gammakorrektureinheit (15) gammakorrigiert wurden, während einer Austastzeit haben, und
eine Austastpegelsteuereinheit (22) zur Lieferung der Austastpegelsteuersignale an die Operationseinheit (13), wobei die Pegel der Austastpegelsteuersignale entsprechend den von der Detektoreinheit (21) erfaßten Pegeln so eingestellt werden, daß die Austastpegel der Videosignale (γ a bis γ c) einander gleichgemacht werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (21) Abtast/Halteschaltungen (21 a bis 21 c) zum Empfang der Videosignale (γ a bis γ c) aufweist und die Pegel, die die Videosignale während der Austastzeit besitzen, abtastet und hält.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (21) die Pegel erfaßt, die die Videosignale während einer Vertikalaustastzeit besitzen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (21) die Pegel erfaßt, die die Videosignale während einer Horizontalaustastzeit besitzen.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (21) die Videosignale (γ a bis γ c) erfaßt, die der Gammakorrektur durch die Gammakorrektureinheit (15) unterzogen wurden, bevor sie einer Austastverarbeitung ausgesetzt werden.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastpegelsteuereinheit (22) die Austastpegelsteuersignale mit dem jeweiligen Pegelsignal (Esr, Esg, Esb) vermischt, die von der Detektoreinheit (21) erfaßt wurden, um die Austastpegelsteuersignale einzustellen.