DE3618155A1

DE3618155A1 - METHOD FOR PROCESSING VIDEO SIGNALS

Info

Publication number: DE3618155A1
Application number: DE19863618155
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Poetsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-03
Anticipated expiration: 2006-05-31
Also published as: GB8711498D0; GB2191360B; GB2191360A; DE3618155C2

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ver arbeitung von aus einer Videosignalquelle stammenden Farbwertsignalen nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for ver work from sources originating from a video signal source Color value signals according to the genus of the main claim.

Bekanntlich werden die drei in einer Videosignal quelle, z. B. einer Farbfernsehkamera oder einem Filmabtaster, durch lichtelektrische Wandlung entstehenden Farbwertsignale R, G, B mittels einer elektronischen Matrix miteinander linear verknüpft, um die zur Reproduktion erforderlichen negativen Anteile der Farbmischkurven bereit zu stellen. Mit der Wahl geeigneter Matrixkoeffizienten kann die Farbwiedergabe entsprechend beeinflußt und optimiert werden. Bei der Wiedergabe von Farbfilmen mittels eines Fernsehfilmabtasters wird diese lineare Matrizierung angewandt, um eine projektionsbezogene Farbwiedergabe von Positivfilmen zu erreichen. Die projektionsbe zogene Farbwiedergabe verlangt, daß ein Farbbild auf dem Bildschirm eines Fernsehmonitors die gleiche Farbwiedergabe aufweist, wie die direkte Projektion des Filmbildes auf eine Projektionswand.As is known, the three in a video signal source, for. B. a color television camera or a film scanner, resulting from photoelectric conversion color value signals R, G, B linearly linked together by means of an electronic matrix in order to provide the negative portions of the color mixing curves required for reproduction. With the choice of suitable matrix coefficients, the color rendering can be influenced and optimized accordingly. When color films are reproduced by means of a television film scanner, this linear matrixing is used in order to achieve a projection-related color reproduction of positive films. The projection-related color reproduction requires that a color image on the screen of a television monitor has the same color reproduction as the direct projection of the film image on a projection screen.

Weiterhin ist bei Fernsehfilmabtastern ein davon unterschiedliches Verfahrensprinzip bekannt (Zeitschrift Professional Video, September 1984, Seite 26, 27), welches eine objektbezogene Farbwiedergabe anstrebt. Bei diesem, vorzugsweise zur Wiedergabe von Negativ filmen angewandten Verfahren muß das in den Farb stoffschichten des Filmmaterials vorhandene sogenannte Farbdichteübersprechen beseitigt werden. Da die Farb dichten logarithmisch mit den Transmissionen und - bei linearer Bildwandler-Kennlinie - mit den elektrischen R, G, B-Signalen verknüpft sind, ist hierzu elektronisch eine Korrekturmatrix der logarithmierten R, G, B-Signale, eine sogenannte logarithmische Maskierung erforderlich.Furthermore, a different process principle is known for television film scanners (Professional Video magazine, September 1984, pages 26, 27), which strives for object-related color reproduction. In this method, preferably used for reproducing negative films, the so-called color density crosstalk present in the color layers of the film material must be eliminated. Since the color densities are logarithmically linked to the transmissions and - in the case of a linear image converter characteristic curve - to the electrical R, G, B signals, a correction matrix of the logarithmic R, G, B signals, a so-called logarithmic masking, is required for this.

Da nun mit einer linearen Matrizierung niemals eine exakte objektbezogene und mit einer logarithmischen Maskierung niemals eine exakte projektionsbezogene Farbbildwiedergabe erreichbar ist, wurde in den letzten Jahren der Bedarf nach umschaltbarer projektionsbezogener/objektbezogener Farbwiedergabe immer größer. Dazu müßte ein Fernsehfilmabtaster umschaltbar sowohl eine lineare Matrizierung als auch eine logarithmische Maskierung enthalten, wodurch der Aufwand der Signalverarbeitung stark ansteigt.Since with linear matrixing there is never one exact object-related and with a logarithmic Never mask an exact projection-related Color image reproduction was achievable in the the need for switchable projection-related / object-related color rendering getting bigger. This would require a television film scanner switchable both a linear matrixing and also contain logarithmic masking, making the effort of signal processing strong increases.

Ein weiteres Problem entsteht bei der Digitalisierung der zu verarbeitenden Videosignale. Für die A/D- Wandlung linearer R, G, B-Signale zur nachfolgenden Matrizierung sind 11 bis 12 Bit Auflösung erforder lich, um Quantisierungsfehler unterhalb der Sicht barkeitsgrenze zu halten. Derartige A/D-Wandler sind für Signale mit Videobandbreite sehr auf wendig und zur Zeit noch nicht monolithisch herstellbar. Zur logarithmischen Maskierung könnte man die R, G, B-Signale vor der A/D-Wandlung einer Logarithmierung unterwerfen. Dann würden für die Sichtbarkeitsgrenze der Quantisierung ca. 8 Bit ausreichen. Die für den heute geforderten Kontrast bereich von 1 zu 275 benötigte Kennlinie bei der Wiedergabe von Farbfilmen ist damit jedoch praktisch für Videofrequenzen nicht zu realisieren.Another problem arises when digitizing the video signals to be processed. For the A / D conversion of linear R, G, B signals for subsequent matrixing, 11 to 12 bit resolution is required to keep quantization errors below the visibility limit. Such A / D converters are very maneuverable for signals with video bandwidth and are not yet monolithically producible. For logarithmic masking, one could subject the R, G, B signals to a logarithm before the A / D conversion. Then about 8 bits would be sufficient for the quantization visibility limit. However, the characteristic required for the contrast range of 1 to 275 required today when playing back color films cannot be practically realized for video frequencies.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine umschaltbare digitale lineare Matrizierung/ logarithmische Maskierung mit möglichst geringem Aufwand erreichbar ist.The invention is therefore based on the object to specify a procedure of the type mentioned at the outset, with which a switchable digital linear Matrixing / logarithmic masking with as much as possible can be achieved with little effort.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Matrizierung und Maskierung mit einer einzigen Baugruppe, der elektronischen Matrix, durchführbar ist.The inventive method with the characteristic Features of the main claim has the advantage that the Matriculation and masking with one Assembly, the electronic matrix, feasible is.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Farbwertsignale bei digitaler Verarbeitung zur Herabsetzung der Sichtbarkeit der Quantisierung vor der Digitalisierung quantisierungsvorentzerrt werden.By the measures listed in the subclaims are advantageous further developments and improvements of the method specified in the main claim possible. It is particularly advantageous that the color value signals in the case of digital processing to reduce the Visibility of quantization before Digitization be pre-equalized.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt An embodiment of the invention is in the Drawing shown and in the following Description explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung einer bekannten linearen Matrizierung, Fig. 1 is a block diagram for carrying out a known linear matrixing,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung einer bekannten logarithmischen Maskierung, Fig. 2 is a block diagram for carrying out a known logarithmic masking,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 is a block diagram for carrying out the inventive method.

In Fig. 1 ist eine bekannte Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von Videosignalen für eine projektions bezogene Farbwiedergabe von Positivfilmen dargestellt. Hierbei werden durch Abtastung eines in der Figur nicht dargestellten Farbfilmes mittels der opto elektrischen Wandler 1, 2, 3 Farbwertsignale R, G, B erzeugt, welche über je eine Verstärkerstufe 4, 5, 6 den Eingängen einer linearen Matrix 7 zugeführt werden. In dieser Matrix 7 werden die Farbwert signale R, G, B üblicherweise durch ein Widerstands netzwerk miteinander linear verknüpft. An den Ausgängen der Matrix 7 sind somit durch entsprechende Matrixkoeffizienten beeinflußte und optimierte Farbwertsignale R′, G′, B′ abnehmbar. Diese matri zierten Farbwertsignale werden danach über Gra dationsvorverzerrungsstufen 8, 9, 10 geführt und mit Hilfe von A/D-Wandlern 11, 12, 13 in 8 Bit-Digital signale umgewandelt. In einer anschließenden digitalen Signalverarbeitungsschaltung 14 werden die digitalen Videosignale in bekannter Weise weiter verarbeitet, wie z. B. Umwandlung des sequentiellen Eingangssignals in ein Zeilensprungsignal, Apertur- und weitere Korrekturen. Die an den Ausgängen der Signalverarbeitungsschaltung 14 abnehmbaren digitalen Farbwertsignale werden dann in D/A-Wandlern 15, 16, 17 in analoge, gradationsvorentzerrte Farbwert signale R ^1/γ, G ^1/γ und B ^1/γ gewandelt, welche an den Ausgangsklemmen 18, 19, 20 abnehmbar sind.In Fig. 1 shows a known circuit arrangement for processing video signals for projection-related color reproduction is represented by positive films. Here, by scanning a color film, not shown in the figure, by means of the opto-electrical converters 1, 2, 3, color value signals R, G, B are generated, which are each fed to the inputs of a linear matrix 7 via an amplifier stage 4, 5, 6 . In this matrix 7 , the color value signals R, G, B are usually linearly linked to one another by a resistance network. At the outputs of the matrix 7 , color value signals R ′, G ′, B ′ which are influenced and optimized by corresponding matrix coefficients can thus be removed. These matri cated color value signals are then passed through gradation predistortion stages 8, 9, 10 and converted into 8-bit digital signals with the aid of A / D converters 11, 12, 13 . In a subsequent digital signal processing circuit 14 , the digital video signals are processed in a known manner, such as. B. Conversion of the sequential input signal into an interlaced signal, aperture and other corrections. The digital color value signals which can be taken off at the outputs of the signal processing circuit 14 are then converted in D / A converters 15, 16, 17 into analog, gradation-pre-equalized color value signals R ^{1 / γ} , G ^{1 / γ} and B ^{1 / γ} which are applied to the output terminals 18 , 19, 20 are removable.

In Fig. 2 ist eine bekannte Schaltung zur Verar beitung von Videosignalen für die objektbezogene Farbwiedergabe, vorzugsweise bei Negativfilmen, dargestellt. Auch hierbei werden durch Abtastung eines in der Figur nicht dargestellten Farbnegativ filmes mittels der optoelektrischen Wandler 21, 22, 23 Farbwertsignale R, G, B erzeugt, welche über je eine Verstärker stufe 24, 25, 26 dem Eingang je eines A/D-Wandlers 27, 28, 29 zugeführt werden. Diese A/D-Wandler 27, 28, 29 müssen wegen der nachfolgenden Gradationsvorverzerrung oder Gammakorrektur 12 Bit Digitalsignale verarbeiten können, was beispielsweise durch Verwendung je zweier 8 Bit-A/D-Wandler möglich ist. Diese digitalisierten Farbwertsignale, welche in linearer Form vorliegen, werden in nachfolgenden Speichereinheiten 31, 32, 33, z. B. PROMS mit einer sogenannten "Look up"-Tabelle, in logarithmierte Farbwertsignale umgewandelt. Danach erfolgt in einer logarithmischen Maskierungsstufe 34 die für die objektbezogene Farbwiedergabe erforderliche Korrektur. Die so korrigierten Farbwertsignale werden danach noch über Gradationsvorverzerrungsstufen 35, 36, 37 geführt und in den Stufen 38, 39 und 40 delogarithmiert. Diese Stufen 38 bis 40 können beispielsweise ebenfalls durch je ein PROM mit sogenannter "Look up"-Tabelle ausgeführt sein. In einer nach folgenden digitalen Signalverarbeitungsschaltung 41 werden die zugeführten Farbwertsignale wie in der Schaltung gemäß Fig. 1 weiteren Verarbeitungen unterzogen und danach mit Hilfe von D/A-Wandlern 42, 43, 44 in analoge Farbwertsignale R ^1/γ, G ^1/γ und B ^1/γ gewandelt, welche an den Ausgangsklemmen 45, 46, 47 abnehmbar sind.In Fig. 2 shows a known circuit for processing video signals proces for the object-related color reproduction, preferably represented in negative films. Here too, color value signals R, G, B are generated by scanning a color negative film (not shown in the figure) by means of the optoelectric converters 21, 22, 23 , which stage 24, 25, 26 have the input of an A / D converter via an amplifier 27, 28, 29 are supplied. These A / D converters 27, 28, 29 must be able to process 12-bit digital signals because of the subsequent gradation predistortion or gamma correction, which is possible, for example, by using two 8-bit A / D converters. These digitized color value signals, which are in linear form, are stored in subsequent storage units 31, 32, 33 , e.g. B. PROMS with a so-called "look up" table, converted into logarithmic color value signals. The correction required for object-related color reproduction is then carried out in a logarithmic masking stage 34 . The color value signals corrected in this way are then passed through gradation predistortion stages 35, 36, 37 and delogarithmized in stages 38, 39 and 40 . These stages 38 to 40 can also be implemented, for example, by a PROM with a so-called "look up" table. In a subsequent digital signal processing circuit 41 , the supplied color value signals are subjected to further processing as in the circuit shown in FIG. 1 and then with the aid of D / A converters 42, 43, 44 into analog color value signals R ^{1 / γ} , G ^{1 / γ} and B ^{1 / γ} converted, which are removable at the output terminals 45, 46, 47 .

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei ebenfalls durch Abtastung eines in der Figur nicht eingezeichneten Farbfilmes mit Hilfe der optoelek trischen Wandler 51, 52, 53 Farbwertsignale R, G, B erzeugt und in nachfolgenden Verstärkerstufen 54, 55, 56 verstärkt werden. Diese verstärkten R, G, B -Signale werden danach Quantisierungs-Vorentzerrungsstufen 57, 58, 59 zugeführt, deren nichtlineare Über tragungskennlinie gemäß der CIE-L*-Formel y = 1,16 × ¹/₃ - 0,16 ausgebildet ist. Diese unter Zugrundelegung dieser Formel als Quantisierungskennlinie benutzte Übertragungskennlinie ermöglicht es, daß die Farbwertsignale in den nachfolgenden A/D-Wandlern 61, 62, 63 lediglich mit 8 Bit digitalisiert werden müssen. Dadurch ist gegenüber bekannten Schaltungen die Einsparung je eines weiteren A/D-Wandlers in den drei Farbkanälen möglich. Die drei Farbwertsignale R, G, B werden dann als 8 Bit-Digitalsignale einer digitalen Signal verarbeitungsschaltung 64 zugeführt, in welcher die Farbwertsignale an sich bekannten Verarbeitungen, wie Konturkorrektur, Farbkorrektur, Umwandlung der sequentiellen Signale in Zeilensprungsignale zugeführt werden. Die Ausgänge dieser Schaltung 64 sind mit je einer Codierstufe 65, 66, 67 ver bunden, welche aus Speicher- oder digitale Rechen schaltungen mit PROMs bzw. RAMs bestehen können und in denen die quantisierungsvorentzerrten Farbwertsignale in intensitätslineare und logarithmierte Farbwert signale umcodiert werden. Diese an den Ausgängen der Codierstufen 65, 66, 67 abnehmbaren intensitäts linearen bzw. logarithmierten Farbwertsignale werden einer Matrix 68 mit variablen Koeffizienten zugeführt, in welcher entsprechend den anliegenden Signalen entweder eine Matrizierung der intensitäts linearen Signale oder eine Maskierung der logarith mierten Signale vorgenommen wird. Mit Hilfe eines an Klemme 69 anliegenden Steuersignales ist eine Veränderung bzw. Einstellung der jeweils benötigten Koeffizienten möglich. An den Ausgängen der Matrix 68 sind dann entsprechend korrigierte lineare oder logarithmierte Farbwertsignale abnehmbar. Die Ausgangssignale der Matrix 68 werden in den nachfolgenden Codierstufen 71, 72, 73 in logarith mierte Farbwertsignale umcodiert. Die Umcodierung in den Stufen 65 bis 67 sowie 71 bis 73 erfolgt hierbei über ein an Klemme 74 anlegbares Umschaltsignal, wodurch diese Codierstufen jeweils gleichsinnig umgeschaltet werden. Bei einem intensitätslinearen Eingangssignal findet also eine lineare Matrizierung statt, so daß am Ausgang der Matrix 68 lineare Farbwertsignale abnehmbar sind. Bei einem logarithmierten Eingangssignal findet eine logarithmische Maskierung statt, so daß am Ausgang logarithmische Farbwertsignale abnehmbar sind. In den Codierstufen 71 bis 73 werden also in jedem Falle logarithmische Farb wertsignale erzeugt, welche danach gleichzeitig in Delogarithmierstufen 75, 76, 77 und Gradations vorverzerrungsstufen 78, 79, 80 verarbeitet werden. Die Delogarithmierstufen 75 bis 77 erzeugen hierbei lineare Farbwertsignale, welche mittels der D/A-Wandler 81, 82, 83 in analoge Farbwertsignale R, G, B umge wandelt werden und an den Ausgangsklemmen 84, 85, 86 abnehmbar sind. Die logarithmierten, in den Gradationsvorverzerrungsstufen 78, 79, 80 γ- korrigierten Farbwertsignale werden mittels der D/A-Wandler 87, 88, 89 in analoge gradations vorverzerrte Farbwertsignale R ^1/γ, G ^1/γ und B ^1/γ umgewandelt, welche an den Ausgangs klemmen 91, 92, 93 abnehmbar sind.In Fig. 3, a circuit arrangement for performing the method according to the invention is shown, wherein also by scanning a color film not shown in the figure with the help of optoelectrical converters 51, 52, 53, color value signals R, G, B are generated and in subsequent amplifier stages 54, 55 , 56 are reinforced. These amplified R, G, B signals are then supplied to quantization pre-equalization stages 57, 58, 59 , the nonlinear transmission characteristic of which is formed in accordance with the CIE-L * formula y = 1.16 × 1 / ₃ - 0.16. This transmission characteristic, which is used as a quantization characteristic on the basis of this formula, enables the color value signals in the subsequent A / D converters 61, 62, 63 to be digitized only with 8 bits. This saves one additional A / D converter in each of the three color channels compared to known circuits. The three color value signals R, G, B are then fed as 8-bit digital signals to a digital signal processing circuit 64 , in which the color value signals are processed in a manner known per se, such as contour correction, color correction, conversion of the sequential signals into interlaced signals. The outputs of this circuit 64 are each connected to a coding stage 65, 66, 67 , which can consist of memory or digital arithmetic circuits with PROMs or RAMs and in which the quantization-pre-equalized color value signals are transcoded into intensity-linear and logarithmic color value signals. These at the outputs of the coding stages 65, 66, 67 removable intensity linear or logarithmized color value signals are fed to a matrix 68 with variable coefficients in which, depending on the signals present, either the intensity linear signals are masked or the logarithmic signals are masked. With the help of a control signal applied to terminal 69 , the required coefficients can be changed or set. Correspondingly corrected linear or logarithmic color value signals can then be removed at the outputs of the matrix 68 . The output signals of the matrix 68 are recoded in the subsequent coding stages 71, 72, 73 into logarithmic color value signals. The recoding in stages 65 to 67 and 71 to 73 takes place here via a switching signal which can be applied to terminal 74 , as a result of which these coding stages are each switched in the same direction. In the case of an intensity-linear input signal, linear matrixing takes place, so that 68 linear color value signals can be taken off at the output of the matrix. In the case of a logarithmic input signal, logarithmic masking takes place, so that logarithmic color value signals can be removed at the output. In the coding stages 71 to 73 , logarithmic color value signals are thus generated in any case, which are then processed simultaneously in delogarithmic stages 75, 76, 77 and gradation predistortion stages 78, 79, 80 . The delogarithmic stages 75 to 77 generate linear color value signals which are converted into analog color value signals R, G, B by means of the D / A converters 81, 82, 83 and can be removed at the output terminals 84, 85, 86 . The logarithmic color value signals corrected in the gradation predistortion stages 78, 79, 80 γ are converted by means of the D / A converters 87, 88, 89 into analog gradation predistorted color value signals R ^{1 / γ} , G ^{1 / γ} and B ^{1 / γ} , which at the output terminals 91, 92, 93 are removable.

Mit dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es also möglich, ohne größeren zusätzlichen Aufwand mittels einer einzigen Matrixanordnung 68 die linearen Farbwertsignale zu matrizieren oder die logarithmierten Farbwertsignale zu maskieren sowie hiervon gleichzeitig lineare und gradations vorverzerrte Farbwertsignale abzuleiten.With this inventive circuit arrangement it is thus possible to matrixing without much additional effort by a single matrix array 68, the linear color value signals or to mask the logarithmic color value signals and to derive therefrom simultaneously linear and gradations predistorted color value signals.

Claims

1. A method for processing from a video signal source, in particular derived from a color film, color value signals (R, G, B) , which are fed to optimize the color reproduction of an electronic matrix, characterized in that the color value signals (R, G, B) are matrixed in this matrix ( 68 ) with selectable coefficients either as intensity-linear signals or masked as logarithmic signals.

2. The method according to claim 1, characterized in that the coefficients of the electronic matrix ( 68 ) are changed with the aid of control signals (terminal 69 ).

3. The method according to claim 1, characterized in that the electronic matrix ( 68 ) alternatively linear and logarithmic color value signals are supplied.

4. The method according to claim 1, characterized in that the color value signals (R, G, B) are pre-equalized in digital processing before digitization.

5. The method according to claim 4, characterized in that the quantization pre-equalization is represented by a characteristic curve according to y = 1.16 × ¹ / ₃ - 0.16.

6. The method according to claim 4, characterized in that the intensity linear or logarithmic Color value signals by recoding the quanti pre-equalized signals are generated.

7. The method according to claim 1, characterized in that the intensity linear matrices or the logarithmically masked color value signals linear and gradation-pre-distorted color value signals are transcoded.

8. The method according to claim 6 and 7, characterized in that is switched between appropriately assigned, before and after the matrix ( 68 ) provided transcoding characteristics.

9. Circuit arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized by an electronic matrix ( 68 ) with selectable coefficients, at whose inputs the intensity linear or logarithmic color value signals (R, G, B) are present and at the outputs of which the intensity-linear matrices or logarithically masked color value signals can be removed, the coefficient setting being carried out via a control input ( 69 ).

10. Circuit arrangement according to claim 9, characterized in that the three color value signals ( R, G, B) generated by the image converters ( 51, 52, 53 ) are each supplied with a quantization predistortion stage ( 57, 58, 59 ), the outputs of which are each an a / D converter (61, 62 62) is closed to a digital signal processing circuit (64) indicates that the outputs of the Ver processing circuit (64) each having a coding stage (65, 66, 67) for transcoding the dragged vorent digital color value signals in intensity linear or logarithmic color value signals is connected to the fact that the outputs of the coding stages ( 65, 66, 67 ) are each connected to an input of the electronic matrix ( 68 ), the outputs of which are each connected to a further coding circuit ( 71, 72 , 73 ) for transcoding the intensity-linear or logarithmic color value signals into linear or gradation-pre-distorted signals that both the coding stages ( 65, 66, 67 ) before and those ( 71, 72, 73 ) na ch the electronic matrix ( 68 ) with the help of their control inputs ( 74 ) supplied switching signals for switching from linear to logarithmic and vice versa.