DE3811243A1 - Verfahren zur elektronischen hintergrundeinblendung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen zwischen zwei Farbfernsehsignalen in Abhängigkeit vom Vorhandensein einer vorgegebenen Farbe umgeschaltet wird. Diese Verfahren werden üblicherweise derart durchgeführt, daß eine Farbfernsehkamera auf den Bildvordergrund gerichtet wird und zusammen mit diesem einen einfarbigen Hintergrund aufnimmt. In der Praxis hat sich hierfür Blau am besten bewährt, weshalb dieses Verfahren auch häufig Blauwand-Verfahren genannt wird, obwohl im Prinzip jede im Vordergrund nicht vorhandene Farbe als Umschaltkriterium verwendet werden kann. Der dem blauen Hintergrund entsprechende Anteil des Vordergrundsignals wird nun durch ein von einem zweiten Signalgeber erzeugtes Hintergrundsignal ersetzt. Erfolgt dieses mit Hilfe eines elektronischen Umschalters, so ergeben sich häufig unnatürlich wirkende Übergänge an Kanten, da feine Details nicht erfaßt werden und eine Optimierung der Übergänge hinsichtlich der Leuchtdichte- und Chrominanzinformation prinzipiell nicht möglich ist. Es ist daher das sogenannte "soft-key"-Verfahren bekannt geworden, bei dem zwischen dem Vordergrund- und dem Hintergrundsignal ein Überblendvorgang stattfindet.

Da dieses wiederum zu Farbsäumen innerhalb des Übergangsbereichs zwischen den Signalen führen kann, wird gemäß einem weiteren bekannten Verfahren, innerhalb dieses Übergangsbereichs eine Entsättigung vorgenommen, wobei jedoch das Einsetzen des Vordergrundsignals in das Hintergrundsignal durch Überblendung erfolgt (SMPTE-Journal, Febr. 1981, S. 107-112).

Auch bei diesem Verfahren können durch geringe zeitliche Ungenauigkeiten der beiden Signale zueinander oder bei der Ableitung des Schalt- bzw. Überblendsignals Störungen auftreten, die sich insbesondere bei feinen Strukturen an Rändern des Vordergrundes, beispielsweise an der Frisur einer Sprecherin, bemerkbar machen.

Schließlich ist ein Verfahren zum Mischen zweier Farbfernsehsignale bekannt (DE-OS 31 43 653), bei dem in Abhängigkeit von einem aus einem Vordergrundsignal abgeleiteten Wirksignal Teile des Vordergrundsignals entsättigt werden, Teile des Hintergrundsignals in Abhängigkeit vom Wirksignal unterdrückt werden und das modifizierte Vordergrundsignal und das modifizierte Hintergrundsignal additiv überlagert werden. Bei diesem bekannten Verfahren bleibt der Leuchtdichteanteil des Vordergrundsignals bei der Mischung praktisch unbeeinflußt, so daß feine Konturen (Details) des Vordergrundes erhalten bleiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur elektronischen Hintergrundeinblendung anzugeben, das speziell bei Farbfernsehsignalen mit zeilensequentiell frequenzmoduliertem Hilfsträger (SECAM) vorteilhaft ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß diejenigen Signalanteile des Ausgangssignals, welche dem Vordergrundsignal entnommen sind, gegenüber einem direkt erzeugten SECAM-Signal keine Qualitätseinbußen aufweisen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Eine der Weiterbildungen ermöglicht eine vorteilhafte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem als AMC-Verfahren bekanntgewordenen Verfahren zum Mischen von Farbvideosignalen des SECAM-Standards.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 werden beispielsweise von einer nicht dargestellten Vordergrundkamera über einen Eingang 1 Farbwertsignale R, G, B zugeführt. Ein Eingang 2 ist für ein FBAS-Signal nach der SECAM-Norm vorgesehen, welches den einzublendenden Hintergrund darstellt.

Die Farbwertsignale R, G, B werden einem an sich bekannten Wirksignalformer 3 zugeführt, wo sie mit einer vorgegebenen Farbart- und Leuchtdichteschwelle verglichen werden. Das erzeugte Wirksignal WS nimmt einen ersten Pegel ein, wenn die Farbwertsignale R, G, B des Vordergrundes eine Farbe darstellen, welche im Bereich der Farbe der Blauwand liegt. Für alle anderen Farben nimmt das Wirksignal WS einen anderen Pegel ein. Dabei ist die Steigzeit der Flanken des Wirksignals WS auf Werte zwischen 100 und 200 ns begrenzt, so daß den zu beeinflussenden Signalen keine störenden höherfrequenten Spektralanteile zugefügt werden.

In einer Matrixschaltung 4 werden aus den Farbwertsignalen R, G, B ein Vordergrund-Leuchtdichtesignal Yv und Farbdifferenzsignale Uv und Vv abgeleitet. Die Farbdifferenzsignale Uv und Vv werden über i. a. zweidimensionale Filter 5, 6 einem Umschalter 7 zugeführt, der jeweils während einer Zeilenperiode die obere und während der darauffolgenden Zeilenperiode die untere Stellung einnimmt. Dazu wird einem Steuereingang 8 des Umschalters 7 ein mäanderförmiges Signal mit halber Zeilenfrequenz zugeführt. Der Ausgang des Umschalters 7 ist über eine Multiplizierschaltung 9 und einen Tiefpaß 10 mit einem ersten Eingang einer Addierschaltung 11 verbunden. Der Multiplizierer 9 erhält ferner das Wirksignal WS. Das Vordergrund-Leuchtdichtesignal Yv wird über eine Verzögerungsschaltung 12, die zur Anpassung an die durch die Filter 5, 6, den Umschalter 7, die Multiplizierschaltung 9 und den Tiefpaß 10 bedingten Laufzeit dient, einem ersten Eingang einer weiteren Addierschaltung 13 zugeführt.

Die beiden Addierschaltungen sind ausgangsseitig mit einem SECAM-Coder 14 verbunden, an dessen Ausgang 15 ein FBAS-Signal abnehmbar ist, das den Vordergrund und den eingeblendeten Hintergrund darstellt.

Das Hintergrundsignal wird vom Eingang 2 einerseits einem Tiefpaß 16 und andererseits vereinfacht dargestellt einem Bandpaß 17 und einem anschließenden Diskriminator (FM-Demodulator) 18 zugeleitet. An den Eingängen der darauffolgenden Multiplizierschaltungen 19, 20 stehen somit ein Hintergrund-Leuchtdichtesignal Yh sowie zeilensequentiell die Farbdifferenzsignale Uh und Vh an. Die Amplituden beider Signale sind in Abhängigkeit vom Wirksignal WS steuerbar. Dazu ist der Ausgang des Wirksignalformers 3 über einen Invertierer 21 mit Steuereingängen der Multiplizierschaltungen 19, 20 verbunden. Die Ausgänge der Multiplizierschaltungen sind an die jeweils zweiten Eingänge der Addierschaltungen 11, 13 angeschlossen.

Bei der folgenden Erläuterung der Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 werden die Signale im Verlauf einer Fernsehzeile betrachtet. Als Beispiel sei ein Vordergrundsignal angenommen, welches eine Person vor einer Blauwand darstellt, während das Hintergrundsignal ein Bild darstellt, vor dem die Person gezeigt werden soll.

Während der Abtastung der Blauwand werden vom Wirksignal WS die Multiplizierer 9, 19 und 20 derart gesteuert, daß das Vordergrund-Farbartsignal nicht zur Addierschaltung 11 geleitet wird, während die Hintergrundsignale Yh, Uh und Vh zu den Addierschaltungen 11 bzw. 13 gelangen. Ferner wird das Vordergrund-Leuchtdichtesignal Yv unbeeinflußt zum Addierer 13 geleitet. Dabei wird der Leuchtdichteanteil der Farbe der Blauwand durch eine Gegenspannung unterdrückt, so daß die Anteile des Hintergrundsignals im wesentlichen unbeeinflußt zum Coder 14 gelangen und somit das Ausgangssignal bilden.

Sobald jedoch Teile der Person abgetastet werden, beispielsweise die Haare oder das Gesicht, nimmt das Wirksignal WS den anderen Signalpegel ein, so daß die Hintergrundsignale Yh, Uh und Vh unterdrückt werden, während die Signale Uv und Vv zur Addierschaltung 11 geleitet werden. Dieser Übergang findet jedoch so allmählich statt, daß keine störenden Spektralanteile dabei entstehen. Feine Strukturen bzw. scharfe Kanten werden bei den bekannten Farbfernsehverfahren mit begrenzter Farbartbandbreite nur mit Hilfe des Leuchtdichtesignals übertragen. Da jedoch das Vordergrund-Leuchtdichtesignal Yv unbeeinflußt zur Addierschaltung 13 gelangt, werden somit auch feine Details im Bereich des Übergangs zwischen Vordergrund- und Hintergrundsignal in das Ausgangssignal aufgenommen.

Nach der Abtastung des Vordergrundes nimmt entsprechend der Farbe der Blauwand das Wirksignal WS wieder den anderen Pegel ein, so daß das Hintergrund-Leuchtdichtesignal Yh und das Hintergrund-Farbartsignal Uh/Vh wieder zum Coder 14 gelangen, während das Vordergrund-Farbartsignal Uv/Vv unterdrückt wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem herkömmlichen Mischer für SECAM-Signale kombiniert. Einer Eingangskreuzschiene 31 sind aus bis zu 20 im einzelnen nicht dargestellten Signalquellen S 1 bis S 20 FBAS-Signale zuführbar. Die Signale der Signalquellen S 1 bis S 4 liegen außerdem in Komponentenform als Farbwertsignale R, G, B vor und werden einem Auswahlschalter 32 zugeleitet. Anstelle der Farbwertsignale können in vorteilhafter Weise auch andere Komponenten, wie beispielsweise Y, P _R und P _B zugeführt werden. Eines der Signale der Signalquellen S 1 bis S 4 wird einem Wirksignalformer 3 sowie einer Matrixschaltung 42 zugeführt, die das Vordergrund-Leuchtdichtesignal Yv und bereits zeilensequentiell das Vordergrund-Farbartsignal Uv/Vv ableitet.

Zwei Ausgänge der Eingangskreuzschiene 31 sind mit Signalaufspaltungsschaltungen 33, 34 verbunden, welche im wesentlichen aus den in Fig. 1 dargestellten Teilen 16, 17, 18 bestehen und ein Leuchtdichtesignal Y sowie ein zeilensequentielles Farbartsignal U/V erzeugen. Beim Betrieb der Anordnung zum Mischen zweier Signale befinden sich die Schalter 38 bis 41 in den durchgezogen dargestellten Stellungen. Dann werden die von den Signalaufspaltungsschaltungen abgeleiteten Leuchtdichtesignale einer ersten Überblendeinrichtung 35 zugeführt, während für die beiden Farbartsignale eine zweite Überblendschaltung 36 vorgesehen ist. Die Ausgänge der Überblendschaltungen 35, 36 sind an Eingänge des SECAM-Coders 14 angeschlossen, von dessen Ausgang 15 die Ausgangssignale entnommen werden können. Die Überblendschaltungen 35, 36 können mit Hilfe einer bei 37 zugeführten Steuerspannung derart gesteuert werden, daß eine Überblendung zwischen den beiden den Farbaufspaltungsschaltungen 33, 34 zugeführten Signalen erfolgt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schalter 38 bis 41 in die gestrichelt dargestellten Stellungen gebracht. Das der Signalaufspaltungsschaltung 34 zugeführte Farbfernsehsignal dient dann als Hintergrundsignal, während die von der Auswahlschaltung 32 ausgewählten Signale den Vordergrund darstellen. Die Ausgangssignale der Signalaufspaltungsschaltung 33 werden nicht mehr benutzt. Die Überblendschaltungen 35, 36 werden von dem Wirksignal WS gesteuert, wobei die Überblendschaltung 36 zwischen dem Vordergrund-Farbtartsignal und dem Hintergrund-Farbartsignal überblendet, steuert die Überblendschaltung 35 lediglich die Amplitude des Hintergrund-Leuchtdichtesignals Yh. Das Vordergrund-Leuchtdichtesignal Yv wird unbeeinflußt vom Wirksignal WS bei 12 verzögert und in einer Addierschaltung 43 zum Hintergrund-Leuchtdichtesignal Yh addiert. Die Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 entspricht im übrigen der Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und wird daher nicht noch einmal erläutert.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 dient zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit einem als AMC-Verfahren bekannten Verfahren zum Mischen von Videosignalen des SECAM-Standards. Dabei werden die SECAM-Signale zum Zwecke des Mischens zunächst in Leuchtdichte- und zeitsequentielle Farbartsignale aufgespalten. Anschließend wird ein Hilfsträger, der außerhalb des Basisbandes der Videosignale liegt, mit dem zeilensequentiellen Farbartsignal (U/V) amplitudenmoduliert. Dieses Signal kann dann in einem einkanaligen Mischer verarbeitet und anschließend wieder in ein SECAM-Signal umgewandelt werden.

Wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist eine Eingangskreuzschiene 31, eine Auswahlschaltung 32, ein Wirksignalformer 3 und eine Matrixschaltung 42 vorgesehen, von der abwechselnd eines der Farbdifferenzsignale Uv, Vv über eine Multiplizierschaltung 9 einem ersten AMC-Coder 51 zugeführt wird. Der AMC-Coder 51 umfaßt einen Amplitudenmodulator sowie eine Addierschaltung, mit deren Hilfe der amplitudenmodulierte Hilfsträger und das Leuchtdichtesignal addiert werden. Über einen Umschalter 52 gelangt das Ausgangssignal des AMC-Coders 51 zu einem Eingang der Überblendschaltung 53.

Zwei Ausgänge der Eingangskreuzschiene 31 sind über Signalaufspaltungsschaltungen 33, 34 und weitere AMC-Coder 54, 55 mit zweiten Eingängen der Überblendschaltung 53 verbindbar, so daß auch die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 als herkömmlicher Bildmischer betrieben werden kann (durchgezogene Stellung der Schalter 52, 56).

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schalter 52 und 56 in die gestrichelte Stellung gebracht. Das Ausgangssignal des AMC-Coders 54 wird dann über eine Multiplizierschaltung 57 geleitet, die über einen Invertierer 58 vom Wirksignal WS gesteuert wird. Dadurch kann die Amplitude des als AMC-Signals vorliegenden Hintergrundsignals einkanalig gesteuert werden. Bei der gestrichelt dargestellten Stellung des Schalters 52 wird anstelle des Ausgangssignals des AMC-Coders 54 das Ausgangssignals des AMC-Coders 51 der Überblendschaltung 53 zugeführt. Dieses Signal dient als Vordergrundsignal, wozu dessen Farbartkomponente mit Hilfe der Multiplitzierschaltung 9 in Abhängigkeit vom Wirksignal WS beeinflußt wird.

Ein Ausgang der Überblendschaltung 53 ist mit einem AMC-Decoder 59 verbunden, in welchem der amplitudenmodulierte Hilfsträger demoduliert wird, so daß dem anschließenden SECAM-Coder 14 ein Leuchtdichtesignal Y und ein zeilensequentielles Farbartsignal U/V zugeführt werden kann. Am Ausgang 15 des SECAM-Coders 14 steht dann das Ausgangssignal zur Verfügung.

Claims (9)

1. Verfahren zur elektronischen Hintergrundeinblendung bei Farbfernsehsignalen mit zeilensequentiell frequenzmoduliertem Hilfsträger, wobei die Komponentensignale eines Vordergrundsignals und ein Hintergrundsignal als codiertes Farbfernsehsignal zur Verfügung stehen und aus den Komponentensignalen des Vordergrundsignals ein Wirksignal abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hintergrundsignal in ein Hintergrund-Leuchtdichtesignal und ein Hintergrund-Farbartsignal aufgespalten wird, daß aus den Komponentensignalen des Vordergrundsignals ein Vordergrund-Leuchtdichtesignal und ein zeilensequentielles Vordergrund-Farbartsignal abgeleitet wird, daß die Leuchtdichtesignale und die Farbartsignale jeweils linear überlagert werden, wobei die Amplituden der Farbartsignale und des Hintergrund-Leuchtdichtesignals vom Wirksignal beeinflußt werden und die Amplitude des Vordergrund-Leuchtdichtesignals im wesentlichen unabhängig vom Wirksignal ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken des Wirksignals für das heutige Fernsehen (625 Zeilen) Steigzeiten im Bereich zwischen 100 und 200 ns aufweisen.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Leuchtdichtesignale und die zeilensequentiellen Farbartsignale je eine Addierschaltung (11, 13) vorgesehen ist, deren Ausgänge mit Eingängen eines Coders (14) verbunden sind, daß für das Hintergrund-Leuchtdichtesignal und für das Hintergrund-Farbartsignal je eine Multiplizierschaltung (19, 20) vorgesehen ist, daß das Vordergrund-Farbartsignal mit einer weiteren Multiplizierschaltung (9) beeinflußbar ist und daß das Wirksignal den Multiplizierschaltungen (19, 20) für die Hintergrundsignale einerseits und der Multiplizierschaltung (9) für das Vordergrund-Farbartsignal andererseits mit verschiedener Polarität zuführbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung des Vordergrund-Farbartsignals ein mit halber Zeilenfrequenz steuerbarer Umschalter (7) vorgesehen ist, welchem simultane Farbdifferenzsignale zuführbar sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Umschalters (7) über den weiteren Multiplizierer (9) und einen Tiefpaß (10) mit einem Eingang der Addierschaltung (11) für die Farbartsignale verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschalter (7) zweidimensionale Filter (5, 6) vorgeschaltet sind.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Überblendschaltung (35) für Leuchtdichtesignale und eine zweite Überblendschaltung (36) für Farbartsignale vorgesehen ist, daß jeweils ein Eingang der Überblendschaltungen (35, 36) mit Ausgängen einer ersten Signalaufspaltungsschaltung (34) verbunden ist, daß ein weiterer Eingang der ersten Überblendschaltung (35) über einen Schalter (38) mit einem Leuchtdichte-Ausgang einer zweiten Signalaufspaltungsschaltung (33) verbindbar ist, daß ein weiterer Eingang der zweiten Überblendschaltung (36) wahlweise an einen Farbartausgang der zweiten Signalaufspaltungsschaltung (33) oder an den Farbartausgang einer Matrixschaltung (42) anschließbar ist, und daß Ausgänge der Überblendschaltungen mit Eingängen eines Farbfernsehcoders (14) verbunden sind, wobei in die Zuführung des Leuchtdichtesignals eine Addierschaltung (43) einschaltbar ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vordergrund-Leuchtdichtesignal und das Vordergrund-Farbartsignal einerseits und das Hintergrund-Leuchtdichtesignal und das Hintergrund-Farbartsignal andererseits jeweils zu einem Multiplexsignal mit einem amplitudenmodulierten Farbartsignal zusammengefaßt werden und daß die Multiplexsignale einer Mischeinrichtung zugeführt werden, wobei die Amplituden des aus dem Hintergrundsignal abgeleiteten Multiplexsignals und das Vordergrund-Farbartsignal vom Wirksignal gegensinnig beeinflußt werden.

9. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Schaltung (34) zur Aufspaltung des Hintergrundsignals in das Hintergrund-Leuchtdichtesignal und das Hintergrund-Farbartsignal ein Coder (55) zur Erzeugung des Multiplexsignals vorgesehen ist, dessen Ausgang über eine Multiplizierschaltung (57) an einen ersten Eingang einer Mischeinrichtung (53) angeschlossen ist, und daß an eine Matrixschaltung (42) zur Ableitung des Vordergrund-Leuchtdichtesignals und des Vordergrund-Farbartsignals ein weiterer Coder (51) zur Erzeugung des Multiplexsignals angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang der Mischeinrichtung (53) verbunden ist, und daß der Ausgang der Mischeinrichtung (53) über einen Decoder (59) zur Decodierung des Multiplexsignals an einen Farbfernsehcoder (14) angeschlossen ist.