DE3620155A1 - Verfahren und einrichtung zum mischen von farbvideosignalen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Mischen von Farbvideosignalen nach der Gattung des Hauptanspuchs.

In modernen Bild-Mischeinrichtungen werden eine große Anzahl von Videosignalen miteinander gemischt. Die Videosignale durchlaufen dabei Mischstufen, in denen sie mit Steuersignalen multipliziert, d. h. abgeschwächt oder verstärkt, und untereinander addiert werden. Mathematisch gesehen ist eine konventionelle Bild-Mischeinrichtung als eine Summe von Videosignal-Multiplizierern und -Addierern aufzufassen. Jedes am Endbild beteiligte Videosignal durchläuft dabei mehrere Multiplizierer und Addierer. Die Ergebnisse dieser Manipulationen werden an die nächste Mischstufe weitergegeben und dort in gleicher Art und Weise mit anderen Signalen verknüpft. Solche Mischeinrichtungen können beispielsweise zwei Mischstufen, zusätzlich eine Flipflop-Mischstufe am Ausgang und eine Schriftzusetzerstufe enthalten. In jeder dieser Mischstufen können bis zu vier Videosignale gleichzeitig manipuliert werden. Diese Signalmanipulationen werden üblicherweise mit Analog-Multiplizierern vorgenommen. Die Multiplizierer weisen jedoch die typischen Nachteile der Analogtechnik auf, wie Verschlechterung des Störabstandes (Rauschen), Drift, Nichtlinearität, Signallaufzeiten der Videosignale. Da das am Ausgang bekannter Mischeinrichtungen abnehmbare Videosignal in der Regel viele Mischstufen durchlaufen hat, ist es gegenüber dem ursprünglichen Eingangssignal merklich verschlechtert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Mischen von Farbvideosignalen der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem die genannten Nachteile vermieden werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß jedes am Endbild beteiligte Farbvideosignal nur eine Multiplizierstufe und eine Addierstufe durchlaufen muß, wobei die benötigten Manipulationen an den unkritischeren Steuerspannungen vorgenommen werden. Da die Steuersignale allein aufbereitet und entstört werden, können die typischen Nachteile der bekannten Verfahren, wie Verschlechterung des Störabstandes (Rauschen, Übersprechen), Drift, Nichtlinearität, lange Signallaufzeiten nicht auftreten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens sowie der Mischeinrichtung zur Durchfürhrung des Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß bei der Verarbeitung von Farbvideosignalen mit digitalen Steuersignalen als Multiplizierstufe ein multiplizierender D/A-Wandler in den Farbvideosignalkanälen einsetzbar ist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Mischeinrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erzeugung analoger Steuersignale,

Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder zur Erzeugung digitaler Steuersignale.

Mit Bildmischeinrichtungen lassen sich in modernen Fernsehproduktionen besondere Effekte erzielen, die entweder in Form von Überblendungen den Übergang zwischen Programmbeiträgen verschiedener Bildsignalquellen bilden oder in Form von elektronischen Stanzvorgängen zur Verarbeitung mehrerer Beiträge zu einem zusammengesetzten Bild dienen. Diese Grundoperationen beim Bildmischen, das "Überblenden" und das "Stanzen", können durch zwei im Verstärkungsgrad steuerbare Videoverstärker und anschließende Summierung realisiert werden. Bei der Amplitudenüberblendung werden die Pegel der beiden Bildsignale gegenläufig zwischen Null und dem vollen Wert verändert. Dabei wird das eine Signal ausgeblendet bei gleichzeitiger Einblendung des anderen Signals. Für das Stanzen wird das Steuersignal nach verschiedenen Kriterien aus einem Bildsignal hergeleitet. Diese Kriterien können beispielsweise die Helligkeit oder ein wählbarer Farbton sein, wobei bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes das Steuersignal erzeugt wird. Ein typischer Anwendungsfall ist beispielsweise das Einstanzen eines Textes in ein Bild und die beliebige Einfärbung der Schriftzeichen oder die Einstanzung geometrischer Muster mit einem Tricksignalgenerator.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung sind an die Eingangsklemmen 1 bzw. 2 zwei unterschiedliche zur Überblendung vorgesehene Farbvideosignale F _A bzw. F _B und an die Eingangsklemmen 3 bzw. 4 ein Stanz- oder Key-Signal F _K bzw. ein Titel- oder Text-Signal F _T angelegt. Diese Signale F _A , F _B , F _K und F _T werden jeweils dem ersten Eingang 6, 7, 8, 9 je einer Multiplizierstufe 11, 12, 13, 14 zugeführt, an deren jeweils zweitem Eingang 16, 17, 18, 19 je ein Steuersignal U₁, U₂, U₃, U₄ anliegt. Die Ausgänge 21, 22, 23, 24 der Multiplizierstufen 11 bis 14 sind mit je einem Eingang 26, 27, 28, 29 einer Addierstufe 31 verbunden, an deren Ausgangsklemme 32 ein entsprechend der Steuerung zusammengesetztes Farbvideosignal F _E abnehmbar ist, welches bei der Wiedergabe dem gewünschten zusammengesetzten Ausgangsbild entspricht.

Dieses Farbvideoausgangsbild besteht somit nach dem heutigen Stand der Fernseh-Betriebstechnik aus einer Überlagerung mehrerer Bildebenen, wie z. B. einem Titel, welcher über das Bild gelegt wird, einem Stanzsignalbild, in welchem entweder im Vordergrund oder im Hintergrund eine Überblendung oder Trickmischung zwischen den Bildern A und B stattfindet.

Zur Erzeugung eines derartigen Ausgangsbildes werden die an den Klemmen 1 bis 4 anliegenden Farbvideosignale mit Hilfe der den zweiten Eingängen 16 bis 19 der Multiplizierstufen 11 bis 14 zugeführten Steuersignale U₁ bis U₄ entsprechend manipuliert. Dazu werden von manuell und/oder automatisch einstellbaren - in der Figur nicht dargestellten - Bedienelementen Steuerspannungen abgeleitet, welche an den Klemmen 33 und 34 für die Überblendung der Fernsehsignale F _A und F _B anliegen. Ferner ist an Klemme 36 eine Steuerspannung U _k für die Stanzsignaleinblendung und an Klemme 37 eine Steuerspannung U _t für die Text- oder Titeleinblendung vorgesehen. Die Steuerspannungen U _k und U _t sind an zwei Komplementbildungs- und Multiplizierstufen 38 und 39 angelegt, welche anhand der Fig. 2 bis 4 noch näher erläutert werden. Außerdem ist die Steuerspannung U _t als Steuersignal U₄ direkt dem zweiten Eingang 19 der Multiplizierstufe 14 zugeführt. Der Ausgang der Stufe 39 ist mit dem zweiten Eingang 18 der Multiplizierstufe 13 verbunden. Der Ausgang der Stufe 38 ist an je einen Eingang weiterer Multiplizierstufen 41 und 42 angeschlossen, an deren jeweils anderen Eingang die Steuerspannung U _a von Klemme 33 und U _b von Klemme 34 anliegen.

Das Steuersignal U₁ wird somit durch Verknüpfung der Steuerspannungen U _t , U _k sowie U _a , und das Steuersignal U₂ durch Verknüpfung der Steuerspannungen U _k , U _t und U _b erzeugt. Das Steuersignal U₃ wird durch Verknüpfung der Steuerspannungen U _k und U _t erzeugt, während das Steuersignal U₄ gleich der Steuerspannung U _t ist. In den Stufen 38 und 39 werden aus den Steuerspannungen U _k und U _t deren Komplemente NOT (U _k ) und NOT (U _t ), d. h. die Differenz U _e - U _k/t zwischen dem Maximalwert U _e der Steuerspannung und der tatsächlich angelegten Steuerspannung U _k bzw. U _t , gebildet und miteinander multipliziert. So wird z. B. für den Fall, daß das Key-Signal F _K den Vordergrund bildet und im Hintergrund zwischen den Signalen F _A und F _B überblendet werden soll, folgende Manipulation vorgenommen:

U₁= NOT (U _t )×NOT (U _k )×U _a , U₂= NOT (U _t )×NOT (U _k )×U _b , U₃= NOT (U _t )×U _k , U₄= U _t .

Das Ausgangssignal F _E setzt sich somit wie folgt zusammen:

F _E = (NOT (U _t )×NOT (U _k )×U _a )×F _A
+ (NOT (U _t )×NOT (U _k )×U _b )×F _B
+ (NOT (U _t )×U _k )×F _K
+ (U _t )×F _T .

Für den Fall, daß das Key-Signal F _K den Hintergrund darstellt und im Vordergrund überblendet werden soll, ergibt sich demzufolge für das Ausgangssignal

F _E = (NOT (U _t )×U _k ×U _a )×F _A
+ (NOT (U _t )×U _k ×U _b )×F _B
+ (NOT (U _t )×NOT U _k )×F _K
+ (U _t )×F _T .

Die Realisierung der Steuersignalkomponenten sowie die Erzeugung des Steuersignals sollen nun anhand der weiteren Figuren näher erläutert werden. Fig. 2 zeigt dazu ein Blockschaltbild zur Verarbeitung analoger Steuerspannungen U _a bzw. U _b , U _k und U _t , welche an den Eingangsklemmen 33 bzw. 34, 36 und 37 gemäß Fig. 1 anliegen. Die gleichartig aufgebauten Stufen 38 bzw. 39 bestehen aus je einer Komplement- Bildungsstufe 43 bzw. 44 für die Steuerspannungen U _k bzw. U _t , wobei an deren Ausgängen 46 bzw. 47 die Signale NOT (U _k ) bzw. NOT (U _t ) abnehmbar sind. Diese Signale werden durch Differenzbildung zwischen dem Maximalwert der Steuerspannung U _e sowie der jeweiligen Eingangssteuerspannung U _t bzw. U _k mittels der Verstärkerschaltung 48 erzeugt. Die so erzeugten Steuersignalkomponenten NOT (U _k ) und NOT (U _t ) werden in einem nachfolgenden Multiplizierer 49 miteinander verknüpft, wobei deren Produkt an der Ausgangsklemme 51 abnehmbar ist. Für den oben angegebenen zweiten Fall der Endbilderzeugung wird das Signal NOT (U _t ) mit der Steuerspannung U _k direkt multipliziert, so daß hierfür eine Umschaltung mit Hilfe des Schalters 52 auf die Eingangsklemme 36 erforderlich ist. Das an der Ausgangsklemme 51 anliegende Signal wird nun mit dem an Klemme 33 bzw. 34 anliegenden Überblendspannungssignal U _a bzw. U _b in der Multiplizierstufe 41 bzw. 42 multipliziert, so daß an deren Ausgang jeweils ein Steuersignal U₁ bzw. U₂ abnehmbar ist, welches jeweils dem zweiten Eingang 16 bzw. 17 der Multiplizierstufe 11 bzw. 12 zugeführt wird.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild zur Verarbeitung digitaler Steuerspannungen U _k ′, U _t ′ dargestellt, welche ebenfalls über die Eingangsklemmen 36, 37 und 33 bzw. 34 dieser Schaltung zugeführt werden. Die Stufen 38 bzw. 39 enthalten dabei je einen Speicherbaustein (PROM) 53 und 54, an deren Ausgängen 46 und 47 die gewünschten Funktionen NOT (U _k ′) und NOT (U _t ′) abnehmbar sind. In einem nachfolgenden digitalen Multiplizierer 56 werden diese Signale miteinander multipliziert, so daß deren Produkt am Ausgang 51 abnehmbar ist. Auch hierbei besteht die Möglichkeit der Umschaltung mit Hilfe des Schalters 52 zwischen NOT (U _K ′) und U _k ′. Das an Klemme 51 abnehmbare Ausgangssignal wird nun in einem weiteren digitalen Multiplizierer 41 bzw. 42 mit dem an Klemme 33 bzw. 34 anliegenden digitalen Blendsignal U _a ′ bzw. U _b ′ multipliziert, so daß am Ausgang des Multiplizierers ein digitales Steuersignal U₁′ bzw. U₂′ abnehmbar ist. Sämtliche in Fig. 3 vorkommenden Steuersignale haben eine Auflösung von 8 Bit.

In Fig. 4 ist eine alternative Lösung zur Verarbeitung von digitalen Steuerspannungen angegeben. Da die Titel- und Key-Einblendung nicht die volle Auflösung von 8 Bit benötigt, wird die Auflösung der Steuerspannungen hierfür auf die jeweils vier meist signifikanten Bit reduziert. An den Klemmen 36 und 37 liegen daher die Steuerspannungen U _k ′′ und U _t ′′ mit 4 Bit an. Dieses Signale können dann in einem Speicherbaustein 57 (PROM oder PAL) zu den Signalen NOT (U _t ′′)×NOT (U _K ′′) bzw. NOT (U _t ′′)×U _k ′′ verknüpft werden, wobei dieses Ausgangssignal eine Auflösung von 8 Bit aufweist. Dieses Signal wird nun in dem digitalen Multiplizierer 41 bzw. 42, wie bereits in Fig. 3 beschrieben, mit dem Blendsignal U _a ′ bzw. U _b ′ zu dem 8 Bit Steuersignal U₁′ bzw. U₂′ multipliziert. Sollte die Auflösung von 4 Bit für die Titel- und Key-Signale nicht ausreichen, so ist die Gewinnung weiterer Bits zur Linearisierung der Überblendung durch eine Interpolation per nachlaufendem Zähler oder Oversampling mit Filterung möglich.

Claims (12)

1.Verfahren zum Mischen von mehreren, ein zusammengesetztes Bild ergebenden Farbvideosignalen, welche mit Hilfe von verschiedenen manuell und/oder automatisch mehrfach einstellbaren Steuerspannungen verändert und anschließend jeweils additiv zusammengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne der das zusammengesetzte Bild ergebenden Farbvideosignale (F _A , F _B , F _K , F _T ) mit einem einzigen Steuersignal U₁ bzw. U₂ bzw. U₃ bzw. U₄ multipliziert wird und daß anschließend sämtliche der so veränderten Farbvideosignale miteinander addiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal aus einer oder mehreren Steuersignalkomponenten besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des aus mehreren Steuersignalkomponenten bestehenden Steuersignals diese Komponenten miteinander multipliziert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalkomponenten manuell und/oder automatisch einstellbare Steuerspannungen (U _a , U _b , U _k , U _t ) oder deren Komplemente (NOT (U _k ), NOT (U _t )) zum Maximalwert U _e sind.

5. Mischeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Farbvideosignalkanal eine einzige Multiplizierstufe (11, 12, 13, 14) angeordnet ist, an deren ersten Eingang (6, 7, 8, 9) das jeweilig zu steuernde Farbvideosignal (F _A , F _B , F _K , F _T ) und an deren zweiten Eingang (16, 17, 18, 19) das jeweilige Steuersignal (U₁, U₂, U₃, U₄) anliegen, und daß für alle Farbvideosignalkanäle eine einzige Addierstufe (31) vorgesehen ist, deren Eingänge (26, 27, 28, 29) jeweils mit dem Ausgang (21, 22, 23, 24) der in jedem Farbvideosignalkanal angeordneten Multiplizierstufe (11, 12, 13, 14) verbunden sind und an deren Ausgang (32) das Farbvideosignal des zusammengesetzten Bildes abnehmbar ist.

6. Mischeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (16, 17, 18, 19) der Multiplizierstufe (11, 12, 13, 14) jeweils über weitere Multiplizierstufen (38, 39, 41, 42) oder direkt mit den Steuersignalkomponenten (U _t ) verbunden sind.

7. Mischeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Multiplizierstufen (38, 39, 41, 42) ein oder mehrere in Reihe geschaltete Multiplizierer für jeweils ein Steuersignal vorgesehen sind.

8. Mischeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verknüpfung von Steuerspannungen (U _k , U _t ) bei der Bildung des Steuersignals für jeweils eine Steuerspannung eine Komplement-Bildungsstufe (43, 44) vor einem Analogmultiplizierer (49) angeordnet ist.

9. Mischeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Analog-Multiplizierers (49) wahlweise direkt oder über die jeweilige Komplement-Bildungsstufe (43, 44) mit den entsprechenden Steuerspannungen (U _k , U _t ) verbunden sind.

10. Mischeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von digitalen Steuersignalen (U _a ′, U _b ′, U _k ′, U _t ′) die in jedem Farbvideosignalkanal angeordnete einzige Multiplizierstufe (11, 12, 13, 14) ein multiplizierender D/A-Wandler ist.

11. Mischeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von digitalen Steuersignalen (U _k ′, U _t ′) vor Digital-Multiplizierern (56) als Komplement-Bildungsstufe (38, 39) programmierbare Speicher (53, 54 bzw. 57) vorgesehen sind.

12. Mischeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von digitalen Steuersignalen für die Verknüpfung der digitalen Steuerspannungen (U _k ′, U _t ′′) programmierbare Array-Logiken (57) vorgesehen sind.