DE3833080C2 - Steuerschaltung für eine Farbvideokamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerschaltung für die Irisblende sowie den Weiß- und/oder Schwarzausgleich in einer Farbvideokamera, die drei Primär­ farbsignale erzeugt.

Beim Aufnehmen eines Bildes mit einer Farbvideokamera wird der weiße Teil des Bildes durch eine Weißausgleichssteuerung auch dann konstant gehalten, wenn sich die Farbtemperatur der Lichtquelle ändert, die den aufgenommenen Gegenstand beleuch­ tet. Die Korrektur wird z. B. von Hand vorgenommen, indem ein weißes Stück Papier vor die Kamera gehalten wird und dann ab­ geglichen wird. Teure Kameras führen den Weißausgleich auto­ matisch durch. Dabei wird angenommen, daß der hellste Bereich im aufgenommenen Bild weiß ist. Während eines Torpulses wer­ den die drei Farbsignale für rot, grün und blau in ihren Am­ plituden gleichgestellt und zu gleichen Teilen addiert. Das addierte Signal wird mit einer sogenannten Halbspitzenspannung verglichen, die mit Hilfe einer Diodenklemmspannung erzeugt wird, was eine vorgegebene Erniedrigung von der Spitzenspan­ nung des Additionssignales zur Folge hat. Da jedoch der auf­ genommene Gegenstand in der Regel nicht einen völlig weißen Bereich enthält, oder da weiße Bereiche gelbe Bereiche ein­ schließen können, wird der Torimpuls nicht nur abgegeben, wenn völlig weiße Bereiche vorliegen, sondern auch dann, wenn ähnlich helle Bereiche vorhanden sind. Genauer Weißausgleich ist daher nicht möglich.

In bekannten automatischen Irissteuerungen werden ein Spitzen­ detektor mit einer Diode und ein Kondensator verwendet, um Belichtungsdaten zu erhalten, d. h. Daten, die die Menge des einfallenden Lichtes anzeigen. Die Eigenschaft eines solchen Spitzendetektors hängt von den Eigenschaften der Diode und des Kondensators ab, wodurch der Betriebsbereich der automa­ tischen Irissteuerung stark eingeengt ist. Die Videokamera kann daher nur innerhalb eng begrenzter Beleuchtungsbedingun­ gen eingesetzt werden.

Es sind auch Kameras bekannt, die über einen Schwarzaus­ gleich verfügen. Tritt dieser zu einem Weißausgleich und einer Irissteuerung hinzu, führt dies zu einer äußerst komplizierten Schaltung.

Aus der DE 25 43 273 A1 ist ein System zur selbsttätigen Korrektur der Farbbalance eines Luminanzsignals bekannt, bei dem das Luminanzsignal einerseits der Basis eines Transistors und andererseits über einen ersten Widerstand dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers zugeführt ist. Der Emitter des Transistors ist über einen zweiten Widerstand mit dessen Kollektor, weiterhin über einen Kondensator bzw. einen dritten Widerstand mit Masse und außerdem mit einem ersten Eingang eines Impedanzwandlers verbunden. Der Ausgang des Impedanzwandlers ist zu dessen zweitem Eingang rückgekoppelt und auch an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers angeschlossen.

Weiterhin ist aus der US 4 064 529 eine Schwarzausgleich­ steuerung bekannt, bei der die Spitzenwerte von Farbsignalen gespeichert und zum Schwarzabgleich verwendet werden.

Das optische System einer Farbvideokamera verfügt üblicher­ weise über eine einstellbare Iris mit beweglichen Blättern, durch die die Fläche der Lichteintrittsöffnung variierbar ist. Es kann auch ein optisches Bauteil mit elektrisch steuerbarer Transmission vorhanden sein. Der Einfachheit hal­ ber werden eine mechanische Iris oder ein in der Transmission einstellbares optisches Element im folgenden unter dem Sam­ melbegriff Iris zusammengefaßt. Die Iris wird von Hand oder automatisch entsprechend der Helligkeit des aufgenommenen Ob­ jektes eingestellt. Um dies zu erzielen, ist es bekannt, eine Schaltung zu verwenden, wie sie nun anhand von Fig. 8 erläu­ tert wird. Primärfarbsignale R, G und B von einer Bildauf­ nahmeeinrichtung der Videokamera werden Eingängen 1R, 1G bzw. 1B zugeführt. Die Farbsignale werden einem nichtaddierenden Mischer 50 (NAM) zugeführt. In ihm wird das Primärfarbsignal mit höchstem Pegel ausgewählt und dann sowohl einem Spitzen­ detektor 51 wie einem Mittelwertdetektor 52 zugeführt. Die Ausgangssignale dieser beiden Schaltungen werden in einem ge­ wünschten Verhältnis gemischt, das durch einen einstellbaren Widerstand 53 gewählt wird. Das gemischte Signal wird einem Ausgangsanschluß 54 zugeführt und dient zum Steuern der Iris.

Der Spitzendetektor 51 weist z. B. eine Eingangs/Ausgangs- Charakteristik auf, wie sie in Fig. 9 durchgezogen dargestellt ist. Demgegenüber weist der Mittelwertdetektor 52 eine Charak­ teristik auf, die durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. In Fig. 9 ist auf der Abszisse das prozentuale Verhält­ nis der Fläche des weißen Spitzenbereiches (100 IRE) zur Flä­ che des Schwarzpegelbereiches (0 IRE) aufgetragen, wobei letz­ terer Pegel dem Hintergrund des Bildes im Aufnahmebereich entspricht. Dieses prozentuale Verhältnis wird als mittlerer Bildpegel (APL = Average Picture Level) bezeichnet. In Fig. 9 ist auf der Ordinate die Ausgangsspannung von den Schaltun­ gen 51 und 52 in Millivolt aufgetragen. Die beiden aufgezeich­ neten Kurven schneiden sich in einer Position, die etwa 38% APL entspricht. Durch Ändern des Mischungsverhältnisses mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 53 kann eine Ein­ gangs/Ausgangs-Charakteristik erzielt werden, die eine (nicht dargestellte) Kurve ergibt, die zwischen der durchgezogenen und der gestrichelten Kurve in Fig. 9 liegt. Da die Steuerung der Iris der von der Änderung der Eingangs/Ausgangs-Charak­ teristik abhängt, ist es möglich, mit Hilfe des Mischungsver­ hältnisses der Ausgangssignale vom Spitzendetektor 51 und vom Mittelwertdetektor 52 verschiedene Betriebsarten einzustel­ len. Dies erfolgt mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 53 abhängig von der Betriebsweise der Kamera oder der Art der aufgenommenen Gegenstände. In der bekannten Schaltung gem. Fig. 8 weist der Spitzendetektor 51 eine Diode D1, einen Kon­ densator C1 und einen Widerstand R1 auf. Die Eingangs/Aus­ gangs-Charakteristik hängt von den Eigenschaften der Diode D1 und des Kondensators C1 ab. Dies führt dazu, daß der mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 53 wählbare Mischungs­ bereich relativ eng ist. Dementsprechend ist der Einstellbe­ reich für die Irissteuerung eng, was den Einsatzbereich der Kamera einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für eine Farbvideokamera anzugeben, die sowohl für automati­ sche Irissteuerung, für Weißausgleich und für Schwarzausgleich gleichermaßen einsetzbar ist und die es dadurch auch auf ein­ fache Art und Weise gestattet, mehrere dieser Funktionen trotz einfachem Aufbau der Schaltung auszuüben.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß für jede Farbe eine Detektorschaltung verwendet wird und die Signale dieser Schaltungen auf unterschiedliche Weise miteinander verknüpft werden, abhängig davon, ob die Schaltung gerade zur Irissteuerung, zum Weißausgleich oder zum Schwarzausgleich dienen soll. Dadurch, daß der Schaltungs­ aufbau im wesentlichen gleich bleibt und sich nur die Signal­ verknüpfung ändert, ist sie auch dann unkompliziert, wenn nicht nur eine der genannten drei Steuerungen, sondern jeweils zwei oder gar alle drei genutzt werden. Es ist möglich, die Signale der Detektorschaltungen so zu verknüpfen, daß guter Weißausgleich auch dann erzielt wird, wenn der Inhalt der ge­ radzahligen und ungeradzahligen Halbbilder schlecht korre­ liert. Auch ist es möglich, daß Weißsteuerung nur in bezug auf tatsächlich weiße Bereiche des aufgenommenen Gegenstandes durchgeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren ver­ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. 8 und 9 gehören zum Stand der Technik. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer automatischen Weißaus­ gleichsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2A-2C zeitkorrelierte Signalzüge, die dazu dienen, das Erzeugen eines Torpulses in der Schaltung gem. Fig. 1 zu erläutern;

Fig. 3 ein Blockschaltbild zum Veranschaulichen von De­ tails einer digitalen Bezugsspannungs-Erzeugungs­ schaltung innerhalb der Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockschaltbild ähnlich dem von Fig. 1, jedoch betreffend eine zweite Ausführungsform einer Weiß­ ausgleichssteuerschaltung;

Fig. 5 einen Signalzug, der zum Erläutern der Funktion der Schaltung gem. Fig. 4 dient;

Fig. 6 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer dritten Ausführungsform einer Weißausgleichssteuerschaltung;

Fig. 7A-7F zeitkorrelierte Signalzüge, die zum Erläutern der Funktion der Schaltung gem. Fig. 6 dienen;

Fig. 8 ein Schaltbild einer bekannten automatischen Iris­ steuerung mit einem Spitzendetektor und einem Mit­ telwertdetektor;

Fig. 9 ein Diagramm zum Erläutern des Eingangs/Ausgangs- Verhaltens der bekannten Schaltung gem. Fig. 8;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen automatischen Irissteue­ rung;

Fig. 11A -11D, 12A-12D, 13A-13D Diagramme betreffend die Eingangs/Ausgangs-Charakteristik des Spitzen­ detektors in der Schaltung von Fig. 10, abhängig von unterschiedlichen Schalterstellungen;

Fig. 14 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer automatischen Irissteuerung;

Fig. 15, 16, 17 und 18 Diagramme betreffend die Eingangs/ Ausgangs-Charakteristik einer Lade/Entlade-Steuer­ schaltung, bei verschiedenen Steuerkoeffizienten;

Fig. 19 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer automatischen Irissteuerung;

Fig. 20 ein Blockschaltbild zum Erläutern von Details eines Zufallszahlgenerators und eines Abtastpuls­ generators, wie sie in der Schaltung gemäß Fig. 19 Verwendung finden;

Fig. 21 ein Diagramm zum Erläutern von Abtastpunkten in einem Videobild, wenn die automatische Irissteue­ rung gem. Fig. 19 Verwendung findet; und

Fig. 22 ein Blockschaltbild einer automatischen Steuer­ schaltung für eine Farbvideokamera gemäß einer weiteren Ausführungsform, mit der die Betriebsar­ ten der Irissteuerung, des Weißausgleichs und des Schwarzausgleichs einstellbar sind.

Bei der Steuerschaltung gemäß Fig. 1 werden Eingängen 1R, 1G und 1B digitale primäre Farbsignale S_R, S_G bzw. S_B zugeführt. Die digitalen Primärfarbsignale werden über einstellbare Ver­ stärker oder einstellbare Abschwächglieder 2R, 2G bzw. 2B einem Addierer 3 zugeführt, in dem alle drei primären Farb­ signale addiert werden. Das addierte Signal wird einem Ein­ gang, im Beispielsfall dem nichtinvertierten Eingang eines Komparators 4 zugeführt. Außerdem gelangt es an den Eingang einer Ermittlungs- oder Lade/Entlade-Schaltung 5, die in die­ sem Fall als Referenzspannungsquelle dient. Die Ausgangsre­ ferenzspannung E_th dieser Schaltung 5 wird einer Mittelwert- Erzeugungsschaltung 6 zugeführt, die den Mittelwert des Aus­ gangssignales der Spannung 5 für ein Halbbild des Videosig­ nales bildet. Dieser gemittelte Wert wird dem anderen Eingang des Komparators 4, also seinem invertierten Eingang zugeführt, wodurch dieser einen Vorpuls P_G jedesmal dann liefert, wenn das addierte Ausgangssignal vom Addierer 3 größer ist als der Halbbildmittelwert der Referenzspannung von der Schaltung 5. Dieser Torpuls vom Komparator 4 dient dazu, den ungefähren Spitzenwert des addierten Signales zu ermitteln.

Die Referenzspannung E_th von der Schaltung 5 ist um eine vor­ gegebene Spannung niedriger als die Spitzenspannung L_pk des addierten Ausgangssignales vom Addierer 3 (Fig. 2A). Wie wei­ ter unten ausführlich beschrieben, kann die Referenzspan­ nung E_th zwischen zwei Pegeln E_th1 und E_th2 umgeschaltet wer­ den, wie in Fig. 2A dargestellt, abhängig von der gewählten Betriebsart der Videokamera. Steht die Referenzspannung auf dem Pegel E_th1 , wird vom Komparator 4 ein Torimpuls erzeugt, der in Fig. 2B mit P_G1 bezeichnet ist, während dann, wenn der Bezugspegel E_th2 ist, ein Torimpuls mit der Bezeichnung P_G2 gemäß Fig. 2C erzeugt wird.

Die primären Farbsignale der variablen Verstärker 2R, 2G und 2B werden auch über (Tor-)Schalter 7R, 7G bzw. 7B einer Tor­ schaltung 7 Halbbild-Mittelwerterzeugungsschaltung 8R, 8G bzw. 8B zugeführt. Die Schalter 7R, 7G und 7B sind geschlos­ sen, solange der Torpuls P_G vom Komparator 4 der Torschal­ tung 7 zugeführt wird. Das heißt, die Farbsignale von den variablen Verstärkern 2R, 2G und 2B werden mit Hilfe der Tor­ pulse P_G zu den Mittelwertbildnern weitergeleitet und dort wird ihr Mittelwert gebildet. Die Halbbild-Mittelwerte für die drei Farbsignale werden einer Steuerschaltung 9 zugeführt, die vorzugsweise durch eine CPU gebildet ist. In ihr werden die Spannungspegel des roten und des blauen Farbsignales mit dem Pegel des grünen Farbsignales verglichen. Abhängig vom Vergleichsergebnis werden Weißausgleichsdaten erzeugt und den einstellbaren Verstärkern 2R und 2B während vertikalen Aus­ tastlücken zugeführt, wobei die Verstärkungen so eingestellt werden, daß die Pegel des roten und des blauen Farbsignales mit dem Pegel des grünen Farbsignales übereinstimmen. Die in bezug auf Weißausgleich korrigierten Farbsignale von den ein­ stellbaren Verstärkern 2R, 2G und 2B gelangen zu Ausgängen 10R, 10G bzw. 10B.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Kürze halber der Begriff "rotes Farbsignal" statt korrekterweise "Farbsignal für rot" verwendet wurde und im folgenden auch für diesen und ähnliche Fälle weiterverwendet wird.

In Fig. 1 ist der Aufbau der Lade/Entlade-Steuerschaltung 5 zum Erzeugen der Referenzspannung E_th etwas genauer darge­ stellt. Sie enthält einen Komparator 11, der die Ausgangssig­ nale vom Addierer 3 und von der Schaltung 5 miteinander ver­ gleicht und ein Torsignal an einen Schalter 12 ausgibt. Der Schalter 12 läßt das Eingangssignal der Schaltung 5 an einen ersten Multiplizierer 13 durch, in dem es mit einem ersten Koeffizienten α multipliziert wird. Ein Addierer 14 addiert das Ausgangssignal der Lade/Entlade-Steuerschaltung 5 zum Ausgangssignal vom ersten Multiplizierer 13. Das addierte Signal wird in einem zweiten Multiplizierer 15 mit einem zwei­ ten Koeffizienten β multipliziert. Das Multiplikationsergeb­ nis ist das Ausgangssignal. Die Koeffizienten α und β für die Multiplizierer 13 bzw. 15 werden abhängig von Steuersignalen über Anschlüsse 16 bzw. 17 eingestellt.

Wenn die Lade/Entlade-Steuerschaltung 5, auch Ermittlungs­ schaltung 5 genannt, die oben beschriebene Anordnung hat und zum Erzeugen einer Referenzspannung verwendet wird, wird der Schalter 12 immer dann geschlossen, wenn das Eingangssignal an die Ermittlungsschaltung 5 größer ist als ihr Ausgangssig­ nal. In diesem Fall wird das Eingangssignal mit dem ersten Koeffizienten α multipliziert, das Ausgangssignal wird ad­ diert und die Summe wird mit dem Koeffizienten β multipli­ ziert. Der Wert des ersten Koeffizienten α ist viel kleiner als 1, und er entspricht der Ladezeitkonstanten in einer ana­ logen Lade/Entlade-Schaltung. Wenn also das Eingangssignal der Ermittlungsschaltung 5 höheren Pegel einnimmt als das Aus­ gangssignal, erhöht sich der Pegel am Addierer 14 mit einer Steigung, die vom Wert des Koeffizienten α abhängt, da der Eingangspegel der Ermittlungsschaltung vom Addierer 14 mit jedem Takt α-mal akkumuliert wird. Der Wert des zweiten Koef­ fizienten β ist nur geringfügig kleiner als 1, z. B. 0.99. Er entspricht der Entladezeitkonstante einer analogen Lade/ Entlade-Schaltung. Wenn der Schalter 12 offen ist, weil der Eingangspegel der Ermittlungsschaltung 5 höher ist als ihr Ausgangspegel, erniedrigt sich der Ausgangspegel mit einer Steigung, die dem Werte in der Form einer geometrischen Reihe entspricht. Da sich die Koeffizienten α und β mit Hilfe von Steuersignalen an den Anschlüssen 16 bzw. 17 ändern lassen, können die äquivalenten Lade- bzw. Entladezeitkonstanten so eingestellt werden, daß die Referenzspannung E_th einen be­ stimmten Pegel einnimmt, z. B. die genannten Pegel E_th1 bzw. E_th2 gemäß Fig. 2A. Wie oben angegeben, führen die unter­ schiedlichen Referenzspannungen zu unterschiedlich langen Torimpulsen P_G1 bzw. P_G2. Die Änderungen werden in Anpassung an Änderungen in der Aufnahmebetriebsart der Farbvideokamera vorgenommen. So wird der längere Torpuls P_G1 (Fig. 2B) ver­ wendet, wenn ein aufgenommener Gegenstand einen weißen Be­ reich aufweist, der ein Hauptbereich ist. Der kurze Torpuls P_G2 wird dagegen vorteilhafterweise dann verwendet, wenn der weiße Bereich im aufgenommenen Gegenstand nur ein kleiner Bereich der gesamten Fläche ist oder wenn ein größerer Be­ reich des Gegenstandes eine Mischung von gelb und weiß auf­ weist. Der Bediener der Kamera wählt die Aufnahmebetriebsart entsprechend dem Gegenstand, den er aufnehmen möchte, wodurch die Werte α und β eingestellt werden und dadurch der gewünsch­ te Pegel für die Referenzspannung E_th erzielt wird.

Anhand von Fig. 3 wird nun eine Ausführungsform der Ermitt­ lungsschaltung 5 näher erläutert. Das Additionssignal vom Ad­ dierer 3 wird über einen Eingang 21 einer Halteschaltung 22 zugeführt. Deren Ausgangssignal wird dem nichtinvertierten Eingang des Komparators 11 zugeführt und geht auch an den Schalter 12, der abhängig vom Ausgangssignal des Komparators 11 geschaltet wird, wodurch das Signal von der Halteschaltung 22 zeitweilig an den Eingang eines Addierers 24 gelegt wird. Das Ausgangssignal der Ermittlungsschaltung 5 wird über eine Hal­ teschaltung 23 an den invertierten Eingang des Komparators 11 rückgekoppelt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 entsprechen der Addierer 24, ein Zähler 25, eine Halteschaltung 26, Umschal­ ter 27 und 28, ein Addierer 30, ein Umschalter 31 und eine Halteschaltung 32 der Schaltung mit dem Multiplizierer 13, dem Addierer 14 und dem Multiplizierer 15 gemäß Fig. 1. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Koeffizientenmulti­ plizierer durch Ziffer 2ⁿ-Bitschieber ersetzt, um den Aufbau der Schaltung zu vereinfachen. Der Umschalter 27 wählt einen von drei Ausgängen von 2^-10, 2^-11 bzw. 2^-12 von der Halte­ schaltung 26 und gibt das gewählte Ausgangssignal an den Umschalter 28, der auf einen der Eingänge für 2^-1, 2^-2, 2^-3 bzw. 2^-4 des Addierers 30 umschaltet, um den Eingangspegel des Addierers 30 festzulegen. Das Ausgangssignal vom Umschal­ ter 28 wird invertiert, wenn es dem Addierer 30 zugeführt wird und der digitale Wert "1" von einem Anschluß 29 wird dem Addierer 30 gleichzeitig mit dem Ausgangssignal vom Um­ schalter 28 zugeführt, wodurch der Komplementärwert des Aus­ gangssignales der Halteschaltung 26 an den Addierer 30 ge­ langt. Daher wird ein ganz kleiner Wert des Ausgangssignals von der Halteschaltung 26 vom Addierer 30 subtrahiert. Diese Subtraktion entspricht der Multiplikation des Ausgangssigna­ les der Halteschaltung 26 mit einer Ziffer, die nur wenig kleiner als 1 ist, z. B. 0.99, was dem Koeffizienten β ent­ spricht. Der Umschalter 31 ist ähnlich aufgebaut wie der Um­ schalter 27 und dient als Bitschieber. Er wählt einen der Aus­ gänge für 2^-10, 2^-11 bzw. 2^-12 vom Addierer 30 und gibt das gewählte Ausgangssignal an die Halteschaltung 32. Die Um­ schalter 27 und 31 sind miteinander gekoppelt, so daß sie je­ weils gleiche Ausgänge der Halteschaltung 26 bzw. des Addie­ rers 30 auswählen.

Die digitale Schaltung gemäß Fig. 3 arbeitet wie folgt. Die oberen sechs signifikanten Bits des 8-Bit-Signales von der Halteschaltung 32 werden über die Halteschaltung 23 dem inver­ tierten Eingang des Komparators 11 zugeführt, der gleichzeitig das 6-Bit-Signal von der Halteschaltung 22 an seinem nichtin­ vertierten Eingang erhält. Wie oben angegeben, steuert das Ausgangssignal vom Komparator 11 den Schalter 12. Wenn dieser geschlossen ist, erhält der Addierer 24 das 6-Bit-Ausgangs­ signal von der Halteschaltung 22. Zusammen mit dem Zähler 25 entspricht die Funktion derjenigen des Addierers 14 in der Ermittlungsschaltung 5 gemäß Fig. 1. Insbesondere wirken der Addierer 24 und der Zähler 25 zusammen als Akkumulator, der, mit jedem Takt, den Eingangswert von der Halteschaltung 22 zum Ausgangswert des Multiplizierers addiert, der durch die Umschalter 27 und 28 um den Addierer 30 gebildet ist. Dieser Akkumulator entspricht dem Multiplizierer 15 gemäß Fig. 1 zum Multiplizieren mit dem Koeffizienten β.

Zum Vereinfachen der Erklärung wird angenommen, daß das Ein­ gangssignal an die Halteschaltung 22 ein 2-Bit-Signal ist, statt ein 6-Bit-Signal, wie tatsächlich verwendet. Außerdem wird angenommen, daß das Ausgangssignal vom Zähler 25 ein 4-Bit-Signal ist statt ein 12-Bit-Signal, wie in Fig. 3 ein­ gezeichnet. Wenn das Eingangssignal (1,1) von der Halteschal­ tung 22 über den Schalter 12 an den Addierer 24 dann geliefert wird, wenn das Ausgangssignal vom Zähler 25 (0,0,0,0) ist, ist das Ausgangssignal vom Addierer 24 (1,1), wenn β gleich 1 ist, da das Ausgangssignal vom Addierer (0,0,0,0,0,0) und daher das Ausgangssignal vom Zähler 25 auf dem Wert (0,0,0,0) bleibt. Wenn beim nächsten Takt ein Eingangssignal (1,0) an den Addierer 24 von der Halteschaltung 22 gelegt wird, wird das Ausgangssignal vom Addierer 24 (0,1), da der vorige Wert (1,1) zum neuen Wert (1,0) addiert wird. Der resultierende Wert ist (1,0,1 (1,1 + 1,0 = 101)). Die unteren zwei signi­ fikanten Bits werden vom Addierer 24 an die Halteschaltung 26 geliefert. Ein Übertragssignal vom Addierer 24 wird an den Zähler 25 gegeben, wodurch dieser den Wert (0,0,0,1) anzeigt. Wenn beim nächsten Takt das Eingangssignal (1,1) an den Ad­ dierer 24 gelegt wird, wird sein Ausgangssignal (0,0), da der vorige Ausgangswert (0,1) zum neuen Wert (1,1) addiert wird. Das Ergebnis ist ((1,0,0) (1,1 + 0,1 = 100)). Die un­ teren zwei signifikanten Bits werden vom Addierer 24 an die Halteschaltung 26 gegeben und ein Übertragssignal wird an den Zähler 25 geliefert, wodurch dessen Ausgangswert (0,0,1,0) wird. Da diese Abläufe mit jedem Takt ablaufen, werden die 4-Bit-Ausgangssignale vom Zähler 25 und die 2-Bit-Ausgangs­ signale vom Addierer 24 akkumuliert. Auch dann, wenn, wie tatsächlich, das Ausgangssignal vom Addierer 24 ein 6-Bit- Signal und das Ausgangssignal vom Zähler 25 ein 12-Bit-Signal ist, ist die Funktion der Schaltungen der besprochenen Funk­ tion entsprechend.

Wenn die Funktion des Multiplizierers 15 zum Multiplizieren des Ausgangssignals vom Addierer 14 durch den Koeffizienten β bei der Schaltung gemäß Fig. 1 durch die Umschalter 27 und 28 und den Addierer 30 in der praktischen Ausführungsform gemäß Fig. 3 ersetzt wird, entspricht dies einer Gestaltung des Koeffizienten β als 1-1/2ⁿ. Wenn n 13 oder 14 ist, liegt der Wert von 1-1/2ⁿ dicht bei 1. Die Addierschaltung 13 wird statt einer Subtrahierschaltung verwendet, da es sehr schwierig ist, eine Subtrahierschaltung zu gestalten. Die Funktion der Ad­ dierschaltung 30 (die tatsächlich als Subtrahierschaltung wirkt) wird nun unter der Annahme besprochen, daß das Ein­ gangssignal ein 4-Bit-Signal ist und daß n gleich 2 ist. Es wird weiterhin angenommen, daß für das Eingangssignal A = 12 (1,1,0,0) die folgende Gleichung gilt:

A (1-2ⁿ) = 12 (1 - 1/4) = 9 (1,0,0,1) (1)

Da ein Verschieben um zwei Bit dem Multiplizieren mit 1/4 ent­ spricht, gilt: A (1,1,0,0) × 1/4 = 0,0,1,1 = (A × 1/4). Die vorstehenden Daten werden invertiert, so daß aus (0,0,1,1) (1,1,0,0) wird, zu welchem Wert 1 vom Anschluß 29 addiert wird. Man erhält somit den Wert (1,1,0,1). Der Dateneingang an den Addierer 30 über Anschlüsse J und C ist demgemäß (1,1,0,1). Da A (1,1,0,0) ist, gilt für die Berechnung (1,1,0,0) + (1,1,0,1) = (1,0,0,1) = 9. Dieses Ergebnis ent­ spricht dem Ergebnis gemäß der obigen Gleichung (1).

Wenn die Wirkung des Umschalters 27 nicht beachtet wird, bestimmt die Auswahl eines der Anschlüsse des Umschalters 28 das Ausmaß der Bitverschiebung. Wenn z. B. der unterste An­ schluß (2^-4) ausgewählt wird, werden die oberen acht signi­ fikanten Bits des Ausgangssignals von der Halteschaltung 26 an die Anschlüsse J16, J17, J18, J19, J20 des Addierers 30 für die unteren fünf signifikanten Bits geliefert. Dies be­ deutet, daß das Ausgangssignal von der Halteschaltung 26 um 15 Bits nach unten geschoben wird. Wenn das Ausgangssignal von der Halteschaltung 26 beispielsweise

ist, wird der verschobene Datenwert

Dies entspricht dem Multiplizieren des Ausgangs­ signales mit dem Faktor 2^-15. Wenn der Ausgang (2^-4) des Um­ schalters 28 gewählt ist, werden keine Eingangssignale an die Anschlüsse J13, J14 und J15 des Addierers 30 geliefert. Da dies jedoch invertierte Anschlüsse sind, werden die Daten in 1en umgewandelt. Der Datenwert "1" vom Anschluß 29 wird den Anschlüssen J1, J2, J3, . . . J 12 zugeführt und derselbe Daten­ wert von einem Anschluß 101 wird an einen Übertragseingang C geliefert, wodurch er zur Addition im Addierer 30 zur Verfü­ gung steht. Der tatsächliche Dateneingangswert am Addierer 30 von den J-Anschlüssen ist also

Dieser Datenwert ist komplementär zum oben genannten verschobenen Datenwert

Der Umschalter 31, der dem Multi­ plizierer 13 von Fig. 1 entspricht, wählt acht Bits aus dem 18-Bit-Ausgangssignal (0₁, 0₂, 0₃, . . . 0₁₈) vom Addierer 30. Genauer gesagt, werden die oberen acht Bits von Daten (0₁, 0₂, . . . 0₈) an die Halteschaltung 32 geliefert, wenn der 2^-10-Anschluß des Umschalters 31 gewählt wird. Wenn entspre­ chend der 2^-11-Anschluß des Umschalters 31 gewählt ist, wer­ den acht Bits beginnend mit dem zweitsignifikantesten Bit an die Halteschaltung 32 gegeben, d. h. die Datenbits (0₂, 0₃, 0₇). Die oberen sechs Datenbits vom Ausgangssignal der Halte­ schaltung 32 werden über die Halteschaltung 23 an den Kompa­ rator 11 gegeben. Andererseits gelangen die unteren sechs signifikanten Bits (0₁₃, 0₁₄, . . . 0₁₈) vom Addierer 30 an den Addierer 24 und werden dort zu den sechs Datenbits von der Halteschaltung 22 gezählt. Die sechs Bits des Eingangsdaten­ wertes entsprechen ihrer Signifikanz nach daher den untersten sechs signifikanten Datenbits (0₁₃, 0₁₄, . . . 0₁₈) des 18-Bit- Ausgangssignales (0₁, 0₂, . . . 0₁₈) vom Addierer 30. Dies be­ deutet, daß die eingegebenen sechs Datenbits addiert werden, nachdem sie um zwölf Bits nach unten verschoben worden sind; die Eingangsdaten werden also mit 2^-12 multipliziert. Der Um­ schalter 27 ist entsprechend mit der Umschaltfunktion des Um­ schalters 31 synchronisiert.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß der Steueranschluß 16, für die Umschalter 27 und 31 dem Anschluß 16 für den Multi­ plizierer 13 in Fig. 1 entspricht und daß der Anschluß 17′ für den Umschalter 28 in Fig. 3 dem Anschluß 17 für den Mul­ tiplizierer 15 in Fig. 1 entspricht.

Statt der Schaltung gemäß Fig. 3 kann zum Ausführen der be­ schriebenen Funktion der Ermittlungsschaltung 5 auch ein di­ gitaler Prozessor mit entsprechendem Programm verwendet wer­ den. Wenn die Korrelation zwischen geraden und ungeradzahli­ gen Halbbildern des Farbvideosignales nur schwach ist, würde die mit Hilfe der Ermittlungsschaltung 5 für ein Halbbild erzeugte Referenzspannung nicht passend sein, um den Weißaus­ gleich für das nächste Halbbild zu steuern. Dies ist jedoch mit einer Ergänzung der Schaltung möglich, die nun anhand von Fig. 4 erläutert wird. Es sind, zusätzlich zu den Schaltungs­ teilen der Schaltung gemäß Fig. 1, noch eine Halbbildverzöge­ rungsschaltung 18 und eine Mittelwerterzeugungsschaltung 19 vorhanden, die statt der Halbbild-Mittelwerterzeugungsschal­ tung 6 vorhanden sind. Die Referenzspannung E_th von der Schal­ tung 5 wird sowohl direkt wie auch indirekt über die Halb­ bildverzögerungsschaltung 18 der Mittelwerterzeugungsschal­ tung 19 zugeführt. Deren Ausgang ist mit dem invertierten Ein­ gang des Komparators 4 verbunden. Die Mittelwerterzeugungs­ schaltung 19 erzeugt den Mittelwert der beiden ihr zugeführ­ ten Spannungen. Wenn die um ein Halbbild verzögerte Referenz­ spannung E_th(2n) ist und die unmittelbar von der Schaltung 5 erhaltene Referenzspannung E_th(2n + 1) ist, gilt für den Mit­ telwert EE_th(n) das Folgende:

2 × EE_th(n) = E_th (2n) + E_th (2n + 1) (2)

Der durch Gleichung (2) gebildete Mittelwert EE_th(n) wird dem Komparator 4 zugeführt, der den Spannungspegel mit demjenigen des Addierers 3 vergleicht, wie dies oben anhand von Fig. 1 erläutert wurde.

Die Mittelwerterzeugungsschaltung 19 kann durch einen Addie­ rer gebildet sein, dessen beiden Eingängen die oben genannten Signale zugeführt werden, und durch einen 1/2-Multiplizierer, der z. B. durch einen Widerstand gebildet ist, der zwischen den Eingang des Addierers und den invertierten Eingang des Komparators 4 geschaltet ist. Der Widerstandswert wird so ein­ gestellt, daß dem Komparator 4 an seinem invertierten Eingang eine Spannung zur Verfügung gestellt wird, die etwa 1/2 des Wertes der Ausgangsspannung des Addierers ist.

Die Funktion der Weißausgleichsschaltung gemäß Fig. 4 wird nun unter Zuhilfenahme von Fig. 5 erläutert, die sich auf aufeinanderfolgende Halbbilder eines Videosignales F_2n, F_2n+1, F_2n+2 . . . bezieht. Das Halbbild F ist geradzahlig. Die Re­ ferenzspannung E_th(2n), die durch die Ermittlungsschaltung 5 auf Grundlage der gleichberechtigt gemischten Farbsignale für rot, grün und blau für das Feld F_2n gebildet ist, wird zu einer Referenzspannung E_th(2n + 1) addiert, die auf Grund­ lage ds Ausgangssignales vom Addierer 3 für das nächste unge­ radzahlige Halbbild F_2n+1 in der Mittelwerterzeugungsschal­ tung 19 gebildet worden ist, wodurch die Mittelwert-Referenz­ spannung EE_th(n) entsprechend Gleichung (2) gebildet ist.

Diese Mittelwert-Referenzspannung wird als Schwellspannung zum Erzeugen des Torpulses P_G verwendet, der zum Ermitteln der Spannungspegel der Farbsignale für rot, grün und blau in weiterfolgenden Halbbildern F_2n+2 und F_2n+3 dient, wie oben anhand von Fig. 2 beschrieben. Mit der Anordnung gemäß Fig. 4 läßt sich auch bei schwacher Korrelation zwischen den Inhal­ ten geradzahliger und ungeradzahliger Halbbilder der Weißbe­ reich eines Gegenstandes im Kameraaufnahmebereich mit Hilfe des Torpulses P_G gut feststellen, da der Schwellpegel durch eine Mittelwert-Referenzspannung EE_th(n) festgelegt ist. Die Genauigkeit des Weißausgleichs ist daher verbessert.

Zum Erzeugen des Mittelwertes der Referenzspannung kann z. B. auch der mittlere Quadratwert (RMS-Spannung) verwendet werden. Es ist auch möglich, für geradzahlige und ungeradzahlige Halb­ bilder jeweils Referenzspannungen zu verwenden.

Anhand von Fig. 6 wird nun eine Ausführungsform einer Weißaus­ gleichsschaltung erläutert, die zusätzlich zu den Funktions­ gruppen gemäß Fig. 1 eine 2D-Verzögerungsschaltung 41 auf­ weist, der der Torpuls P_G vom Komparator 4 zugeführt wird, ein UND-Glied 42, das das Ausgangssignal von der Verzöge­ rungsschaltung 41 und den Torpuls P_G erhält, eine 2H-Verzö­ gerungsschaltung 43, die das Ausgangssignal vom UND-Glied 42 erhält und durch einen 1-Bit-Speicher gebildet sein kann, und ein UND-Glied 44, das an seinen Eingängen das Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung 43 und das Ausgangssignal vom UND-Glied 42 erhält. Darüber hinaus sind 1H-Verzögerungsschal­ tungen 45R, 45G und 45B sowie 1D-Verzögerungsschaltungen 46R, 46G und 46B in Reihe zwischen den Verstärker 2R und Schal­ ter 7R, den Verstärker 2G und den Schalter 7G bzw. den Ver­ stärker 2B und den Verstärker 7B geschaltet.

Mit Ausnahme der Funktionen, die durch die hinzugefügten Ele­ mente ausgeführt werden, funktioniert die Weißausgleichs­ schaltung gemäß Fig. 6 wie die oben anhand von Fig. 1 be­ schriebene, so daß nur die durch die zusätzlichen Elemente hervorgerufenen Funktionen näher erläutert werden. In bezug auf die 2D-Verzögerungsschaltung 41 und die 1D-Verzögerungs­ schaltungen 46R, 46G und 46B wird darauf hingewiesen, daß sich D auf eine Verzögerungszeit bezieht, die, wie weiter un­ ten genauer erläutert, in bezug auf die Breite von Endkanten im Spitzensignal des Ausgangssignals vom Addierer 3 bestimmt werden.

Der vom Komparator 4 erhaltene Impuls (Fig. 7B), der durch Vergleichen des Signales vom Addierer 3 mit der Referenzspan­ nung E_th (Fig. 7A) erhalten wurde, wird dem UND-Glied 42 di­ rekt zugeführt, das auch den um 2D verzögerten Impuls (Fig. 7D) über die Verzögerungsschaltung 41 erhält. Das UND-Glied 42 erzeugt ein logisches UND-Signal (Fig. 7E), das einen Torim­ puls darstellt, dessen Breite um 2D geringer ist als die Breite des Torpulses P_G, der ansonsten am Ausgangssignal des Komparators 4 erhalten werden würde. Das Ausgangssignal vom UND-Glied 42 (Fig. 7E) wird dem UND-Glied 44 direkt und auch über die 2H-Verzögerungsschaltung 43 zugeführt. H ist die horizontale Abtastperiode des Videosignales. Das Ausgangs­ signal vom UND-Glied 44 wird der Torschaltung 7 als Weiß­ ausgleichs-Korrekturtorpuls zugeführt. Das Verkürzen des Tor­ pulses durch die Wirkung der 2D-Verzögerungsschaltung 41 und des UND-Gliedes 42 dient dazu, daß graue horizontale Randbe­ reiche des weißen Bereiches im Aufnahmebereich der Kamera nicht aufgenommen werden. Entsprechend dient das durch die 2H-Verzögerungsschaltung 43 und das UND-Glied 44 erzeugte Verzögerung zum Vermeiden des Aufnehmens grauer Randbereiche. Das Verzögern der Farbsignale für rot, grün und blau von den Verstärkern in den Verzögerungsschaltungen 46R, 46G und 46B um die Verzögerungszeit 1D und in den Verzögerungsschaltun­ gen 45R, 45G und 45B um die Verzögerungszeit 1H dient zum Synchronisieren der Farbsignale, wie sie am Schalter 7 ankom­ men, mit den gekürzten Torimpulsen zum Steuern des Schalters. Aus den Fig. 7E und 7F wird deutlich, daß die Verzögerungs­ schaltungen 46R, 46G und 46B die zeitliche Beziehung zwischen dem Torpuls vom UND-Glied 44 und jedem der Farbsignale von den Verstärkern herstellen. Entsprechend sorgen die Verzöge­ rungsschaltungen 45R, 45G und 45B zum Herstellen des gewünsch­ ten zeitlichen Zusammenhangs zwischen dem Torpuls von der Ver­ zögerungsschaltung 43 und dem UND-Glied 44 und den Farb­ signalen von den Verstärkern 2R, 2G bzw. 2B.

Dadurch, daß die Torpulse zum Vermeiden des Aufnehmens grauer Randbereiche verkürzt werden, wird auch sichergestellt, daß das durchgelassene Signal, das zum Weißausgleich verwendet wird, nicht lediglich einem kleinen Bereich hellen Lichts im Aufnahmebereich entspricht. Es wird sichergestellt, daß graue Randbereiche um einen weißen Bereich nicht zu den Farbsigna­ len beitragen, die für den Weißausgleich verwendet werden. Das heißt, nur diejenigen Teile der der Torschaltung 7 zuge­ führten Farbsignale, die wirklich einem weißen Bereich ent­ sprechen, werden durch die Torschaltung 7 durchgelassen, um für Weißausgleich zu sorgen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 wurde als Anwendungsfall für ein digitales Farbvideosignal beschrieben. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, dasselbe Verfahren auf ein analoges Farb­ videosignal anzuwenden.

Anhand von Fig. 10 wird nun eine erfindungsgemäße Irissteue­ rung beschrieben, die den eingangs anhand der Fig. 8 und 9 beschriebenen Nachteil nicht auf­ weist. Digitale Primärfarbsignale R, G und B von einer digi­ talen Farbbildkamera werden wiederum den Eingängen 1R, 1G bzw. 1B des nichtmischenden Addierers 50 zugeführt. Das Farbsignal mit höchstem Pegel wird einer Gewichtungsschaltung 5 zuge­ führt, die das Signal auf Grundlage seiner vertikalen Lage im Videobild wichtet. Der Grund für die Wichtung wird dann verständlich, wenn man bedenkt, daß ein heller Himmel oft den oberen Teil eines Videobildes einnimmt. Das Signal vom nicht­ addierenden Mischer 50, das dem oberen Bereich eines Video­ bildes entspricht, wird nicht beachtet, oder es wird durch die Wichtungsschaltung 55 niedergewichtet. Das Ausgangssignal von der Wichtungsschaltung 55 wird als Eingangssignal einer Ermittlungsschaltung 5 zugeführt, die aufgebaut ist, wie die anhand von Fig. 1 erläutert, die jedoch nun als Spitzendetek­ tor wirkt. Das Ausgangssignal der Ermittlungsschaltung 5 gemäß Fig. 10 wird einem Halbbild-Mittelwertdetektor 6 zuge­ führt, der den Mittelwert des Spitzensignales für ein Halb­ bild bildet. Der Mittelwert wird einem Eingang eines Kompara­ tors 56 zugeführt, der an seinem anderen , invertierten Ein­ gang, eine Referenzspannung V_T erhält, die einem gewünschten Wert für die Irissteuerung entspricht. Diese Spannung wird über einen Anschluß 57 zugeführt. Vom Komparator 56 wird ein Fehlersignal abhängig von der Differenz zwischen der Referenz­ spannung V_T und dem genannten Mittelwert gebildet. Das Feh­ lersignal wird einer Iristreiberschaltung 58 zum Steuern der Iris zugeführt. Die Iris wird demgemäß automatisch so ge­ steuert, daß der Mittelwert des von der Ermittlungsschaltung 5 ermittelten Spitzenwertes im wesentlichen auf dem vorgegebe­ nen Wert bleibt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ersetzt die Ermittlungsschaltung 5 im wesentlichen die herkömmlichen Detektoren 51 und 52 gemäß Fig. 8. Die Ermittlungsschaltung 5 wird durch die Ausgangssignale geladen und entladen, wie sie vom nichtaddierenden Mischer 50 über die Vertikal-Gewichtungs­ schaltung 55 geliefert werden. Die Charakteristik der Ermitt­ lungsschaltung 5 kann automatisch geändert werden. Um zu er­ läutern, wie die Ermittlungsschaltung 5, die in den Schaltun­ gen gemäß den Fig. 1 und 3 als Referenzspannungsquelle dient, bei der Schaltung gemäß Fig. 10 als Spitzendetektor wirkt, wird folgendes näher erläutert. Wie oben angegeben, enthält der bekannte Spitzendetektor 51 eine Diode D1, einen Konden­ sator C1 und einen Widerstand R1. Das Eingangssignal geht mit einer kleinen, vernachlässigbaren Gleichspannungsverschiebung durch die Diode D1. Mit der Spitzenspannung am Ausgang der Diode D1 wird der Kondensator C1 geladen. Er entlädt sich dann über den Widerstand R1. Die Entladezeit hängt vom Kapa­ zitätswert des Kondensators C1 und vom Widerstandswert des Widerstandes R1 ab. Die als Referenzspannungsquelle wirkende Ermittlungsschaltung 5 weist ebenfalls eine Lade- und Ent­ ladeschaltung auf, wobei die Ladeschaltung durch den Schal­ ter 12, den Multiplizierer 13 und den Addierer 14 gebildet ist und die Entladeschaltung aus dem Addierer 14 und dem Multiplizierer 15 besteht. In der Funktion als Spitzendetek­ tor gemäß Fig. 10 sind die Ladezeitkonstante und die Entlade­ zeitkonstante mit Hilfe der Koeffizienten α und β einstellbar, die zum Ändern der Spitzendetektoreigenschaften über die An­ schlüsse 16 bzw. 17 einstellbar sind.

Es sei angenommen, daß die Schaltung gemäß Fig. 3 als Ermitt­ lungsschaltung 5 in der automatischen Irissteuerungsschaltung gemäß Fig. 10 verwendet wird. Die Fig. 11A-11D, 12A-12D und 13A-13D zeigen Variationen der Charakteristik der Schal­ tung abhängig von den Koeffizienten γ(β = 1 - γ) und α, die durch die Stellung der Umschalter 27 und 28 bzw. 27 und 31 bestimmt sind. In jeder der genannten Figuren ist der APL- Wert auf der Abszisse und der Ausgangspegel (IRE-Wert) auf der Ordinate aufgetragen. Die Fig. 11A-11D zeigen die Cha­ rakteristiken für die Ermittlungsschaltung 5 für den Fall, daß die 2^-10-Anschlüsse der Umschalter 27 und 31 ausgewählt sind, daß also der Koeffizient α = 2^-10 ist. Entsprechend gelten die Fig. 12A-12D für den Koeffizienten α = 2^-11 und die Fig. 13A-13D für den Koeffizienten α = 2^-12. In allen Figuren entsprechen die Teilfiguren A, B, C und D einer Aus­ wahl der Anschlüsse 2^-1, 2^-2, 2^-3 bzw. 2^-4 am Umschalter 28. Da β = 1- γ ist, sind die zugehörigen Koeffizienten γ für die Fig. 11A-11D 2^-11, 2^-12, 2^-13 bzw. 2^-14. Für die Fig. 12A-12D sind die Koeffizienten γ = 2^-12, 2^-13, 2^-14 bzw. 2^-15 und für die Fig. 13A-13D sind die Koeffizienten γ= 2^-13, 2^-14, 2^-15 bzw. 2^-16. Aus den Fig. 11A-11D, 12A-12D und 13A-13D ist ersichtlich, daß eine große Anzahl von Charakteristiken durch Ändern der Werte der Koeffizienten α und β eingestellt werden kann, was durch Schalten der Um­ schalter 27, 28 und 31 erfolgt.

Bevor verbesserte Weiterbildungen einer automatischen Iris­ steuerung erläutert werden, wird darauf hingewiesen, daß im Fall des bekannten Spitzendetektors 51 gemäß Fig. 8 die Cha­ rakteristik aufgrund temperaturabhängiger Eigenschaften der Diode D1 und des Kondensators C1 schwanken kann. Dies führt zu einer Verschiebung des anhand von Fig. 9 erläuterten Über­ kreuzungspunktes. Der APL-Wert, der dem Überkreuzungspunkt entspricht, ändert sich daher mit ändernder Temperatur.

Wenn eine automatische Irissteuerung gemäß Fig. 10 mit der digitalen Signalverarbeitungsanordnung gemäß Fig. 3 in ihrer Ermittlungsschaltung 5 versehen wird, erfolgt das Einstellen der gewünschten Steuerungsbetriebsart durch Einstellen der Umschalter 27, 28 und 31. Da der APL-Wert für die verschie­ denen Spitzendetektorcharakteristiken nicht gleich ist, än­ dert er sich mit der ausgewählten Betriebsart. Dies führt zu Schwankungen in den vom Komparator 26 erzeugten Fehlerda­ ten. Auch werden für gleiche APL-Werte unterschiedliche Aus­ gangswerte der Ermittlungsschaltung 5 erhalten. Dies führt dazu, daß die Irissteuerung nicht ganz zufriedenstellend ist, d. h. daß sich die Helligkeit des auf einem Monitor darge­ stellten Bildes unerwünscht ändert.

Der beschriebene Nachteil kann durch Verwenden einer Pegel­ steuerungsschaltung 29 zwischen der Ermittlungsschaltung 5 und dem Halbbild-Mittelwertgenerator 6 verhindert werden, was nun anhand von Fig. 14 erläutert wird. Einem Anschluß 16 wird ein Betriebsart-Wählsignal zugeführt, das von dort an die Pe­ gelsteuerung 59 gelangt, um deren Steuerpegel festzulegen. Außerdem gelangt das Signal an die Ermittlungsschaltung 5 zum Festlegen der Koeffizienten α und β. Dadurch wird die Charakteristik des Spitzendetektors festgelegt. Das Betriebs­ art-Wählsignal kann durch einen CPU oder eine andere Steuer­ einrichtung an den Anschluß 60 gelegt werden.

Da sich die automatische Irissteuerung gemäß Fig. 14 nur durch die Funktion der Pegelsteuerung 59 von der anhand von Fig. 10 erläuterten Schaltungsfunktion unterscheidet, wird nun anhand der Fig. 15-18 nur auf die Funktionsunterschiede eingegan­ gen. Bei den Diagrammen gemäß den Fig. 15 und 16 ist voraus­ gesetzt, daß ein einstellbarer Verstärker als Pegelsteue­ rung 59 eingesetzt ist. Die durchgezogene Linie zeigt die Charakteristik, wenn die Pegelsteuerung 59 nicht vorhanden ist, während die gestrichelte Linie die Charakteristik mit Pegelsteuerung zeigt. In Fig. 15 ist der Fall dargestellt, bei dem α = 2^-11 aufgrund entsprechender Einstellung der Um­ schalter 27 und 31 ist, während der Koeffizient γ = 2^-12 auf­ grund entsprechender Einstellung der Umschalter 27 und 28 ist. Daraus folgt der Wert für den Koeffizienten β zu 1- 2^-12. Fig. 16 zeigt den Fall für α = 2^-12 und γ = 2¹⁶ (β = 1 - 2^-16). In den beiden Fällen der Fig. 15 und 16 ist der gewünschte Ausgangswert (IRE-Wert) auf 90 gesetzt. Die Verstärkung der Pegelsteuerung 59 wird so eingestellt, daß bei einem APL- Wert von 50% der IRE-Wert 90 ist. Das heißt, daß beim Aus­ wählen der Betriebsart gemäß Fig. 19 die Verstärkung in der Pegelsteuerung 59 so eingestellt wird, daß sie 90/65 ist, um das Ausgangssignal von der Ermittlungsschaltung 5 vom Wert 65 IRE auf 90 IRE bei einem APL-Wert von 50% zu verstärken. Wenn dagegen die Betriebsart gemäß Fig. 16 gewählt ist, ist die Verstärkung auf 90/84 eingestellt, um den von der Er­ mittlungsschaltung 5 gelieferten Wert von 84 IRE auf 90 IRE bei einem APL-Wert von 50% zu erhöhen. Der einstellbare Ver­ stärker der Pegelsteuerung 59 wird also so eingestellt, daß er zu den gestrichelt statt zu den durchgezogenen Charakteri­ stiken führt. Um den APL-Wert auf 50% für den vorgegebenen Ausgangswert von 90 IRE zu halten, wird also die Verstärkung der Pegelsteuerung 59 entsprechend eingestellt.

Anstatt die Verstärkung eines einstellbaren Verstärkers in der Pegelsteuerung 59 zu verändern, wie für die Fig. 15 und 16 vorausgesetzt, ist es auch möglich, einen Gleichspannungspe­ gel zu steuern, um denselben Zweck zu erzielen. Eine solche Maßnahme ist für die Fig. 17 und 18 vorausgesetzt, wobei Fig. 17 einen Fall mit α = 2^-11 und β = 1 - 2^-12 und Fig. 18 einen Fall mit α = 2^-12 und = 1 - 2^-16 betrifft. Bei der Betriebsart, zu der die Charakteristik gemäß Fig. 17 gehört, verschiebt die Pegelsteuerung 19 gemäß Fig. 14 den Gleichspan­ nungspegel um 25 IRE (90-65 = 25), während in der zu Fig. 18 gehörigen Betriebsart eine Verschiebung um 6 IRE (90-84 = 6) stattfindet. In beiden Fällen bleibt der APL-Wert 50% für den vorgegebenen IRE-Wert 90.

Statt der Charakteristiken gemäß den Fig. 15-18 können noch viele andere Charakteristiken durch entsprechendes Einstellen der Umschalter 27, 28 und 31 eingestellt werden, wobei ent­ weder der Verstärkungsgrad oder die Gleichspannung so ange­ paßt wird, daß für den IRE-Wert 90 der APL-Wert 50% erhalten wird. Statt durch eine einstellbare Verstärkung oder eine einstellbare Gleichspannung kann die Pegelsteuerung auch auf andere Art und Weise erfolgen. Zum Beispiel kann ein ROM ver­ wendet werden, in dem verschiedene Steuerpegel abgelegt sind, die durch eine CPU adressiert werden, um den gewünschten Pe­ gel bereitzustellen.

Auf jeden Fall wird der APL-Wert für einen vorgegebenen IRE- Ausgangswert konstant gehalten, was dazu führt, daß ein Än­ dern der Betriebsart die Irissteuerungscharakteristik nicht ändert. Da die Steuerung digitalisiert werden kann, ist es möglich, IC-Technologie zu verwenden, um die Größe der Schal­ tung und deren Betriebsleitung zu verringern. Dadurch kann die Schaltung leicht in digitalen Farbvideokameras eingesetzt werden.

Bei der automatischen Irissteuerung gemäß den Fig. 10 und 14 wird die Mittelwertschaltung 6 eingesetzt, um den mittleren Belichtungswert für die Zeit eines Halbbildes oder mehrerer Halbbilder des Videosignals für die digitale Irissteuerung zu bestimmen. Es sind jedoch viele Rechnungen vorzunehmen, was Hochgeschwindigkeitsberechnungsschaltungen erfordert, um den Mittelwert für alle Daten zu bestimmen, die die Hellig­ keit eines Halbbildes oder mehrerer derselben zu bestimmen. Um die Zahl der Berechnungen für das Erhalten des Mittelwer­ tes herabzusetzen, wird ein Ausdünnverfahren verwendet. Die­ ses besteht darin, daß Hochfrequenzkomponenten des Videosig­ nals durch ein digitales Tiefpaßfilter abgeschnitten werden, das gefilterte Signal in gleichgehaltenen Abständen abgeta­ stet wird, wodurch ausgedünnte Abtastdaten erhalten sind, die Abtastdaten für ein Feld oder mehrere addiert werden und die addierten Daten gemittelt werden. Dieses Ausdünnverfahren ist jedoch nachteilig, weil es aufgrund des digitalen Tiefpaß­ filters eine relativ große komplizierte Schaltung erfordert. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß aufgrund des fest vor­ gegebenen Ausdünnmusters dann, wenn eine starke Korrelation zwischen dem Ausdünnmuster und dem Muster des Videobildes be­ steht, die ausgedünnten Daten den Mittelwert nur ungenau an­ geben.

Um diese Nachteile bisher betrachteter Ausdünnmethoden zu vermeiden, dient eine Schaltung, die in Fig. 19 dargestellt ist. Sie verfügt über einen ersten und einen zweiten Zufallszahl­ generator 61 bzw. 62, die mit einem Abtastpulsgenerator 63 zusammenarbeiten, der Abtastpulse an eine Abtastschaltung 64 liefert, die zwischen der Ermittlungsschaltung 5 und dem Halb­ bild-Mittelwertgenerator 6 der Anordnung gemäß Fig. 10 ge­ schaltet ist. Funktionsgruppen, die die bereits anhand von Fig. 10 erläuterte Funktion ausüben, tragen in Fig. 19 die­ selben Bezugszeichen wie in Fig. 10.

In der Schaltung gemäß Fig. 19 wird über einen Anschluß 65 ein Datentakt CK an den ersten Zufallszahlgenerator 61 gelie­ fert. Dem zweiten Zufallszahlgenerator 62 wird ein Horizontal- Synchronisiersignal HD über einen Anschluß 66 zugeführt. Sein Ausgangssignal geht an den ersten Zufallszahlgenerator 61 und initialisiert diesen. Das Ausgangssignal vom ersten Zufalls­ zahlgenerator 61 wird dem Abtastpulsgenerator 63 zugeführt, der Abtastpulse an die Abtastschaltung 64 liefert. Der Daten­ takt CK ist vorzugsweise der Abtasttakt, wie er zum Abtasten der Bildelemente eines digitalen Videosignales verwendet wird. Er hat eine Frequenz, die ein Mehrfaches der Frequenz des Horizontal-Synchronisiersignales ist.

Anhand von Fig. 20 wird nun eine bevorzugte Anordnung für die Zufallszahlgeneratoren 61 und 62 und den Abtastpulsgenerator 63 erläutert. Der erste Zufallszahlgenerator 61 umfaßt 5D-Flip- Flops 67-71, die in Serie geschaltet sind, sowie ein XOR- Glied 72. Die Ausgangsanschlüsse Q der D-Flip-Flops 69 und 71 sind mit den Eingängen des XOR-Gliedes 72 verbunden. Dessen Ausgang steht mit dem D(Daten)-Eingang des Flip-Flops 67 in Verbindung. Die Ausgänge Q der D-Flip-Flops 68-71 sind mit den Eingängen eines NOR-Gliedes 73 verbunden. Der Daten­ takt CK wird vom Anschluß 65 den Takteingängen der fünf D- Flip-Flops 67-71 zugeführt. Diese Anordnung des ersten Zu­ fallszahlgenerators 61 erzeugt einen m-Reihenpuls einer Länge von 31 Bits. Der Abtastpulsgenerator 63 gemäß Fig. 20 weist ein NOR-Glied 73, ein UND-Glied 74 und einen Schalter 75 auf. Letzterer steuert entweder den Ausgang des NOR-Gliedes 73 oder des UND-Gliedes 74 an und führt das von dort abgegriffene Ausgangssignal an die Abtastschaltung 64 (Fig. 19).

In der Anordnung gemäß Fig. 20 weist der zweite Zufallszahl­ generator 62 fünf D-Flip-Flops 76-80 auf, die in Reihe ge­ schaltet sind. Außerdem sind drei XOR-Glieder 81-83 vorhan­ den. Die Q-Ausgänge der D-Flip-Flops 79 und 80 stehen mit den Eingängen des XOR-Gliedes 81 in Verbindung, während die Q- Ausgänge der D-Flip-Flops 77 und 78 entsprechend mit den Ein­ gängen des XOR-Gliedes 82 verbunden sind. Die Ausgänge der XOR-Glieder 81 und 82 sind mit den Eingängen des XOR-Glie­ des 83 verbunden, dessen Ausgang an dem D-(Daten)Eingang des Flip-Flops 76 angeschlossen ist. Das Horizontal-Synchroni­ siersignal HD wird vom Anschluß 66 an die Takteingänge der D-Flip-Flops 76-80 zum Treiben derselben gegeben. Der so aufgebaute Zufallszahlgenerator 62 erzeugt einen zweiten m- Reihenpuls einer Länge von 31 Bits. Da das Horizontalsynchro­ nisiersignal HD zum Treiben der D-Flip-Flops 76-80 verwen­ det wird, wird das Ausgangssignal des zweiten Zufallszahl­ generators 62 mit jeder Horizontalperiode des Videosignals erneuert oder wiederholt. Die Ausgangssignale von den fünf D-Flip-Flops 76-80 werden den Eingängen der D-Flip-Flops 67-71 des ersten Zufallszahlgenerators 61 zugeführt, wobei die Flip-Flops gesetzt sind. Das Horizontal-Synchronisier­ signal HD wird außerdem vom Anschluß 66 an einen Inverter 84 gegeben, dessen Ausgangssignal dem Takteingang eines D-Flip- Flops 85 zugeführt wird, das als 1/2-Frequenzteiler wirkt. Der Pegel des Ausgangssignales am Ausgang Q des Frequenztei­ lers 85 wechselt von hohem Pegel H zu niedrigem Pegel L und umgekehrt mit jedem Auftreten des Horizontal-Synchronisier­ signales HD. Das Ausgangssignal vom Frequenzteiler 85 wird dem Schalter 75 zugeführt, wodurch dieser zwischen den Aus­ gängen des NOR-Gliedes 73 und des UND-Gliedes 74 umschaltet.

Bei dieser Anordnung erzeugt der erste Zufallszahlgenerator 61 die folgende 31-Bit-Codefolge: 1111100011011101010000100101100. Das Ausgangssignal vom NOR-Glied 73 des Abtastpulsgenerators 63 nimmt hohen Pegel H ein, wenn die Ausgangssignale der D-Flip- Flops 68-71 des ersten Zufallszahlgenerators 61 alle nied­ rigen Pegel L einnehmen, d. h., wenn das 4-Bit-Signal (0000) erzeugt wird. Das Ausgangssignal vom UND-Glied 74 des Abtast­ pulsgenerators 63 nimmt hohen Pegel H ein, wenn die Ausgangs­ signale der D-Flip-Flops 67-69 niedrigen Pegel L einnehmen und die Ausgangssignale der D-Flip-Flops 70 und 71 hohen Pe­ gel H einnehmen, d. h., wenn der erste Zufallszahlgenerator 61 das 5-Bit-Signal (11000) erzeugt. Diese Bitmuster (0000) und (11000) sind so ausgewählt, daß der maximale Abstand zwischen ihnen dann eingestellt ist, wenn die oben genannte 31-Bit- Codeserie wiederholt vom ersten Zufallszahlgenerator 61 er­ zeugt wird. Wie oben angegeben, erhält der Schalter 75 das Steuersignal vom Frequenzteiler 85 und legt die Ausgangssig­ nale vom NOR-Glied 73 oder vom UND-Glied 74 als Abtastpulse an die Abtastschaltung 64.

Die zweite Codereihe mit 31 Bit Länge, die vom zweiten Zu­ fallszahlgenerator 62 auf das Horizontal-Synchronisiersig­ nal HD hin erzeugt wird, ist 1111100100110000101101010001110. Dieses Bitmuster wird wiederholt erzeugt. Fünf Folgebits in dieser zweiten Codereihe werden von den Ausgängen Q der D- Flip-Flops 76-80 als Anfangsdaten für den ersten Zufalls­ zahlgenerator 61 ausgegeben. Diese fünf Folgebits werden mit jeder horizontalen Periode um 1 Bit entlang der Codereihe verschoben. Daher nehmen die mit Hilfe der Abtastschaltung 64 ausgedünnten Elemente in horizontaler und vertikaler Richtung innerhalb eines Videobildes eine Lage ein, wie sie in Fig. 21 dargestellt ist.

Wenn ein Mittelwert über zwei Halbbilder bevorzugt ist, wird ein Halbbild-Auswahlsignal über einen Anschluß 86 an eine logische Schaltung 87 geliefert, die fünf Anfangsbits liefert, die für geradzahlige und ungeradzahlige Halbbilder unter­ schiedlich sind. Die fünf Bits setzen die Flip-Flops 76-80, damit die Abtastadresse in jeder Zeile für geradzahlige und ungeradzahlige Halbbilder unterschiedlich wird.

Die Ermittlungsschaltung 5, die gemäß Fig. 1 als Referenz­ spannungsgenerator und gemäß Fig. 10 als Spitzendetektor ver­ wendet wurde, kann in jeder Video- oder anderen Signalverar­ beitungsschaltung verwendet werden, die eine gebogene Charak­ teristik erfordert, wie in den Fig. 15-18 dargestellt.

Die Ermittlungsschaltung 5 kann mit Vorteil als digitales Tiefpaßfilter in einer automatischen Schwarzausgleichsschal­ tung verwendet werden, die dazu dient, den Schwarzpegel für die drei Primärfarben R, G und B jeweils auf demselben Wert zu halten. Es sind bereits Farbvideokameras mit Weißausgleich, Irissteuerung und Schwarzausgleich ausgerüstet worden, jedoch sind die Schaltungen für diese Zwecke voneinander unabhängig, was zu einem insgesamt großen und komplexen Aufbau führt. Es ist von besonderer Bedeutung, daß die Schaltungen so klein wie möglich ausgebildet werden, wenn digitale Signalverarbei­ tung für Weißausgleich, Irissteuerung und Schwarzausgleich mit Hilfe einer integrierten Schaltung in einer Farbvideo­ kamera möglich sein soll. Da die automatische Irissteuerung und der automatische Weißausgleich nicht zusammen mit dem automatischen Schwarzausgleich betrieben werden müssen, wer­ den Schaltungsteile für die letztgenannte Funktion mit denen für die ersten beiden genannten Funktionen geteilt.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 22 werden für automatische Steue­ rung der Iris, des Weißausgleichs und des Schwarzausgleichs in einer digitalen Farbvideokamera drei Ermittlungsschaltun­ gen 5₁, 5₂ und 5₃ verwendet, die den entsprechenden Schal­ tungen gemäß den Fig. 1 oder 10 entsprechen. Jede dieser Er­ mittlungsschaltungen weist außer einem Komparator 11 und einem Schalter 12 eine Lade/Entlade-Funktionsgruppe 90 auf, die die Koeffizientenmultiplizierer 13 und 15 und den Addierer 14 gemäß den Fig. 1 und 10 enthält. Die digitalen Primärfarb­ signale R, G und B, wie sie von der Bildaufnahmeeinrichtung der Farbvideokamera geliefert werden, werden über Eingänge 1R, 1G bzw. 1B Schwarzpegelsteuerungen, wie z. B. Pegelklemm­ schaltungen, 91R, 91G bzw. 91B zugeführt. Die Ausgangssignale der Schwarzpegelsteuerungen 91R, 91G und 91B werden über Ver­ stärker 92R, 92G bzw. 92B mit einstellbarem Verstärkungsfak­ tor an die Eingänge eines nichtaddierenden Mischers 50 gege­ ben, der, wie oben anhand der automatischen Irissteuerung gemäß Fig. 10 erläutert, das Primärfarbsignal mit der größten Amplitude an eine Vertikal-Gewichtungsschaltung 55 gibt. Das Ausgangssignal dieser Schaltung wird dem Eingang "a" eines Schalters 93₁ zugeführt, dessen anderer Eingang "b" direkt mit dem Ausgang des einstellbaren Verstärkers 92R verbunden ist. Der Ausgang des Schalters 93₁ steht mit dem Eingang der Ermittlungsschaltung 5₁ in Verbindung, deren Ausgang an einen Halbbild-Mittelwertgenerator 6₁ angeschlossen ist. Das Aus­ gangssignal dieser Schaltung wird direkt dem Eingang "b" eines Schalters 93₂ und über einen Halbbild-Mittelwertgenerator 94 für vier Halbbilder an einen Ausgang 95 gegeben. Ein Steuer­ signal zum Festlegen der Lade/Entlade-Charakteristik der Er­ mittlungsschaltung 5₁ wird dem Bereich 90 der letzteren über einen Anschluß 96₁ zugeführt.

Wenn mit der Schaltung gemäß Fig. 22 automatische Irissteue­ rung vorgenommen wird, stellt der Schalter 93₁ die Verbindung zu seinem Eingangsanschluß "a" her, während der Schalter von seinem Eingangsanschluß "b" abfällt. Mit den derart ge­ schalteten Schaltern 93₁ und 93₂ arbeiten der nichtaddierende Mischer 50, die Gewichtungsschaltung 55, die Ermittlungsschal­ tung 5₁ als Spitzendetektor und der Halbbild-Mittelwertgene­ rator 6₁ auf die Art und Weise, wie sie oben anhand von Fig. 10 erläutert wurde. Das Ausgangssignal der Schaltung 6₁ erzeugt, für ein Halbbild des Videosignales, den Mittelwert des Spit­ zenwertes des Primärfarbsignales mit der größten Amplitude. Die Schaltung 94 erzeugt am Ausgang 95 den Mittelwert dieses Signales für vier Perioden. Dadurch kann das Ausgangssignal am Anschluß 95 zum Steuern der Iris der Farbbildkamera ver­ wendet werden. Zum Beispiel kann das Ausgangssignal dem nicht­ invertierten Eingang des Komparators 56 in der Schaltung gemäß Fig. 10 zugeführt werden.

Zum Ausführen automatischer Weißausgleichssteuerung verfügt die Schaltung gemäß Fig. 22 über einen Addierer 33, in dem die Ausgangssignale von den einstellbaren Verstärkern 92R, 92G und 92B addiert werden. Das Additionssignal wird dem Ein­ gang "a" des Schalters 93₃ und außerdem dem nichtinvertierten Eingang eines Komparators 4 zugeführt. Das Ausgangssignal vom Schalter 93₃ wird dem Eingang der Ermittlungsschaltung 5₂ zu­ geführt, deren Ausgang über einen Halbbild-Mittelwertgenera­ tor 6₂ mit dem invertierten Eingang des Komparators 4 verbun­ den ist. Die Primärfarbsignale von den einstellbaren Verstär­ kern 92R, 92G und 92B werden auch über eine Horizontal/Verti­ kal-Phasensteuerschaltung 97 den zugehörigen Schaltern 7R, 7G bzw. 7B einer Torschaltung 7 zugeführt, die durch die Torpulse vom Komparator 4 geschaltet wird. Das rote Farbsignal wird über den Schalter 7R über einen Halbbild-Mittelwertgenerator 6₄ dem Eingang "a" des Schalters 93₂ zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Schalters 93₄ verbunden ist. Das grüne Farbsignal wird über den Schalter 7G entsprechend dem Ein­ gang "a" eines Schalters 93₅ zugeführt, dessen Ausgang über einen Halbbild-Mittelwertgenerator 6₅ mit einem Schalter in Verbindung steht. Das blaue Farbsignal wird über den Schal­ ter 7B dem Eingang "a" eines Schalters 93₇ zugeführt, dessen Ausgang über einen Halbbild-Mittelwertgenerator 6₃ mit einem Schalter 93₈ verbunden ist.

In der Betriebsart für automatischen Weißausgleich sind alle Schalter 93₂ - 93₈ in der Schaltung gemäß Fig. 22 so geschal­ tet, daß sie den Kontakt zum jeweiligen Eingang "a" herstel­ len. Die Ermittlungsschaltung 5₂ wirkt daher als Referenz­ spannungsquelle entsprechend der Schaltung 5 gemäß Fig. 1. Der Mittelwert dieser Referenzspannung wird im Komparator 4 mit dem Additionssignal vom Addierer 3 verglichen, um Tor­ pulse zu erzeugen, durch die Torschaltung 7 so geschaltet wird, daß die ungefähren Spitzenpegel der Farbsignale für rot, grün und blau durchläßt. Vom durchgelassenen roten Farb­ signal wird im Halbbild-Mittelwertgenerator 6₄ der Mittelwert gebildet und dieses Signal gelangt an die Schalter 93₂ und dann 93₄, wo es als Eingangssignal für eine Weißausgleichs­ schaltung 9 dient. Entsprechend gelangt das durchgelassene grüne Farbsignal über den Schalter 93₅ an den Halbbild-Mittel­ wertgenerator 65 und das Signal von dort läuft über den Schal­ ter 93₆ zum nächsten Eingang der Weißausgleichssteuerschal­ tung 9. Das durchgelassene blaue Farbsignal schließlich läuft über den Schalter 93₇ zum Halbbild-Mittelwertgenerator 6₃ und der dort gebildete Mittelwert gelangt über den Schalter zu einem weiteren Eingang der Weißausgleichs-Steuerschaltung 9. Diese Schaltung kann, wie im Fall der gleichbezifferten Schal­ tung gemäß Fig. 1, durch eine CPU gebildet sein, die den Halb­ bild-Mittelwert für das rote und blaue Signal mit dem Mittel­ wert für das grüne Signal vergleicht und entsprechend dem Ver­ gleich ein Korrektursignal an die einstellbaren Verstärker 92R und 92B liefert, um deren Verstärkungsfaktoren so einzu­ stellen, daß die Pegel der Farbsignale von allen drei Ver­ stärkern gleich sind. Wie entsprechend anhand von Fig. 1 be­ schrieben, werden die Ausgangssignale von den einstellbaren Verstärkern 92R, 92G und 92B Ausgängen 10R, 10G bzw. 10B zu­ geführt. Ein Steuersignal zum Einstellen der Lade/Entlade- Charakteristik der Ermittlungsschaltung 5₂ wird dem Lade/Ent­ lade-Bereich 90 über einen Anschluß 96₂ zugeführt, um dadurch die Referenzspannung einzustellen.

In der Betriebsart des Schwarzpegelausgleichs sind alle Schal­ ter 93₁-93₈ auf ihre Eingänge "b" geschaltet. Dadurch wird das rote Farbsignal über den Schalter 93₁ dem Eingang der Er­ mittlungsschaltung 5₁ zugeführt, die in diesem Fall als di­ gitaler Tiefpaß wirkt, dessen Frequenzcharakteristik durch das Steuersignal eingestellt wird, das über den Anschluß 96₁ zugeführt wird. Entsprechend wird das grüne Farbsignal über den Schalter 93₃ dem Eingang der Ermittlungsschaltung 5₂ zu­ geführt, die als digitales Tiefpaßfilter wirkt, dessen Fre­ quenzcharakteristik über ein Steuersignal bestimmt wird, das über den Anschluß 96₂ zugeführt wird. Das blaue Farbsignal wird direkt dem Eingang der Ermittlungsschaltung 5₃ zugeführt, die ebenfalls als digitales Tiefpaßfilter wirkt. Die Fre­ quenzcharakteristik wird durch ein Steuersignal über den An­ schluß 96₃ eingestellt.

Das Ausgangssignal der Ermittlungsschaltung 5₁ wird dem Halb­ bild-Mittelwertgenerator 6₁ zugeführt und der von ihm gebil­ dete Mittelwert wird über den Anschluß "b" des Schalters an den Ausgang desselben gegeben. Entsprechend gelangt das Ausgangssignal von der Ermittlungsschaltung 5₂ über den An­ schluß "b" des Schalters 95₅ an den Halbbild-Mittelwertgene­ rator 6₅ und von dort an den Schalter 936 Das Ausgangssig­ nal der Ermittlungsschaltung 53 wird über den Eingang "b" des Schalters 93₇ dem Halbbild-Mittelwertgenerator 6₃ zugeführt. Der gebildete Mittelwert wird an den Schalter 93₈ gegeben. Die Mittelwerte der Ausgangssignale der als digitale Tiefpaß­ filter wirkenden Ermittlungsschaltungen 5₁, 5₂ und 5₃ dienen zum Steuern des Schwarzpegels. Zum Beispiel wird, wie dies in Fig. 22 schematisch dargestellt ist, der Halbbild-Mittelwert von der Schaltung 6₁ über die Schalter 93₂ und 93₄ dem nicht­ invertierten Eingang eines Komparators 98₁ zugeführt, der an seinem invertierten Eingang den Mittelwert von der Schaltung über den Schalter 93₆ erhält. Der Mittelwert von der Schal­ tung 6₃ wird über den Schalter 93₈ dem nichtinvertierten Ein­ gang eines Komparators 98₂ zugeführt, der an seinem inver­ tierten Eingang den Mittelwert von der Schaltung 6₅ über einen Schalter 93₆ erhält. Die Komparatoren 98₁ und 98₂ vergleichen die gemittelten Schwarzpegel für das rote und das blaue Sig­ nal mit dem mittleren Schwarzpegel des grünen Signals. Die Ausgangssignale der Komparatoren 98₁ und 98₂ werden Steuer­ signalgeneratoren 99₁ bzw. 99₂ zugeführt, die Schwarzkorrek­ turdaten an die Schwarzpegelsteuerschaltungen 91R bzw. 91B liefern. Die Komparatoren 98₁ und 98₂ und die Steuersignal­ generatoren 99₁ und 99₂ bilden zusammen eine Schwarzaus­ gleichssteuerung 100 und sie können, wie im Fall der Weiß­ ausgleichssteuerung 9 durch eine CPU gebildet sein. Die Steuersignale an die Pegelsteuerschaltungen 91R und 91B ver­ suchen, die Schwarzpegel für das rote und das blaue Signal mit dem Schwarzpegel für das grüne Signal zur Deckung zu bringen, um für Schwarzausgleich zu sorgen. Die Schwarzpegel für die einzelnen Farbsignale können auch als Hintergrund­ pegel bezeichnet werden.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 22 dienen die Ermittlungsschal­ tungen 5₁, 5₂ und 5₃ in der Betriebsart für Schwarzpegelaus­ gleich als Tiefpaßfilter für die Farbsignale für rot, grün bzw. blau. In der Betriebsart für automatische Irissteuerung dient die Ermittlungsschaltung 5₁ als Pegelgenerator und in der Betriebsart für Weißpegelausgleich dient die Ermittlungs­ schaltung 5₂ als Referenzspannungsgenerator. Die drei Er­ mittlungsschaltungen 5₁, 5₂ und 5₃ stellen also Funktionen zur Verfügung, die eigentlich fünf ähnliche Schaltungen er­ fordern, d. h. drei Tiefpaßfilter, einen Spitzendetektor und einen Referenzspannungsgenerator, wenn automatischer Weißaus­ gleich, automatische Irissteuerung und automatischer Schwarz­ ausgleich unabhängig voneinander bereitgestellt werden sol­ len. Für diese unabhängigen Steuerungen werden ein Halbbild- Mittelwertgenerator für die automatische Irissteuerung, vier Halbbild-Mittelwertgeneratoren für den automatischen Weiß­ ausgleich und vier Mittelwertgeneratoren für den automati­ schen Schwarzausgleich benötigt. Dies wären zusammen fünf Mittelwertgeneratoren, jedoch benötigt die Schaltung gemäß Fig. 22 derer nur fünf, nämlich die Halbbild-Mittelwertge­ neratoren 6₁-6₅. Dies erleichtert die Herstellbarkeit einer integrierten Schaltung. Aufgrund der dadurch erzielbaren Leistungsverringerung ist die Schaltung gut für eine digi­ tale Farbvideokamera geeignet.

Claims (16)

1. Automatische Steuerschaltung für die Irisblende sowie den Weiß- und/oder Schwarzpegelausgleich in einer Farbvideo­ kamera, die drei Primärfarbsignale erzeugt, gekennzeichnet durch

• - drei Ermittlungsschaltungen (5; 5₁, 5₂, 5₃) mit jeweils folgenden Funktionsgruppen:
  • - einem Komparator (11) zum Vergleichen des Eingangs­ signales der Ermittlungsschaltung mit deren Ausgangs­ signal und zum Erzeugen eines Vergleichssignales,
  • - einem ersten Multiplizierer (13), der auf das Ver­ gleichssignal hin das Eingangssignal mit einem ersten Koeffizienten multipliziert und ein erstes Produktsignal ausgibt,
  • - einem Addierer (14) zum Addieren des Ausgangssigna­ les zum ersten Produktsignal, wodurch ein Additions­ signal erhalten wird,
  • - einem zweiten Multiplizierer (15) zum Multiplizieren des Additionssignales mit einem zweiten Koeffizien­ ten, wodurch ein zweites Produktsignal erhalten wird, das das Ausgangssignal darstellt, und
  • - einem Mittel (16, 17) zum Einstellen des ersten und des zweiten Koeffizienten,
• - wobei dann, wenn die Irissteuerung ausgeführt wird, ein Primärfarbsignal von einem nichtaddierenden Mischer (50), der die Primärfarbsignale erhält und aus diesen dasjenige mit der größten Amplitude auswählt, als Ein­ gangssignal an eine der Ermittlungsschaltungen (5; 5₁) gege­ ben wird, die dann als Spitzendetektor wirkt;
• - wobei dann, wenn Weißausgleichssteuerung ausgeführt wird, die drei Primärfarbsignale durch einen Addierer (3) addiert werden und das Additionssignal einer der Ermitt­ lungsschaltungen (5; 5₂) als Eingangssignal zugeführt wird, wodurch die Ermittlungsschaltung als Referenzspan­ nungsgenerator wirkt; und
• - wobei dann, wenn die Schwarzausgleichsteuerung vorgenom­ men wird, die drei Primärfarbsignale als Eingangssigna­ le den drei Ermittlungsschaltungen (5₁, 5₂, 5₃) zugeführt werden, die als Tiefpaßfilter wirken.

2. Steuerschaltung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Halbbild-Mittelwertgenerator (6; 6₁), dem das Ausgangssignal der Ermittlungsschaltung (5; 5₁) zu­ geführt wird, wenn die Ermittlungsschaltung zur Irissteue­ rung als Spitzengenerator dient.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Komparator (56; 94), der den gemit­ telten Wert mit einem vorgegebenen Wert vergleicht und ein zweites Vergleichssignal ausgibt, das in einer Iristrei­ berschaltung (58) zur Irissteuerung genutzt wird.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Halbbild-Mittelwertgenerator (6; 62), dem das Ausgangssignal vom der Ermittlungsschaltung (5; 5₂) zugeführt wird, wenn diese als Referenzspannungsgenerator im Fall der Weißausgleichssteuerung dient, einen zweiten Komparator (4) zum Vergleichen des Mittelwertes mit dem Additionssignal vom Addierer (3), zum Erzeugen eines zwei­ ten Vergleichssignales, einer Torschaltung (7) zum Durch­ lassen der drei Farbsignale an drei Einrichtungen (8R, 8B, 8G) zum Einstellen von Verstärkungsfaktoren der drei Pri­ märfarbsignale so, daß diese gleichen Ausgangspegel erhal­ ten.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Halbbild-Mittelwertgeneratoren (6₁, 6₂, 6₃), die die Ausgangssignale von den drei Ermittlungsschaltun­ gen (5₁, 5₃, 5₅), erhalten, wenn Schwarzausgleichsteuerung vorgenommen wird.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Videosteuereinrichtung mehrere ein­ stellbare Verstärker (2R, 2B, 2G) aufweist, denen die Pri­ märsignale zugeführt werden und deren Ausgangssignale vom Addierer (3) addiert werden.

7. Steuerschaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zweiten Komparator (4), der die Referenz­ spannung mit der Ausgangsspannung vom Addierer (3) ver­ gleicht und ein Vergleichssignal ausgibt, das von einer 2D-Verzögerungsschaltung (41) verzögert wird, wobei die Verzögerungszeit D eine vorgegebene Zeit kürzer ist als die Dauer hohen Pegels des Vergleichssignales, mit einer 2H-Verzögerungseinrichtung (43), wobei H eine Horizontal­ periode ist, mit einem Mittel zum Verbinden der 2H-Verzö­ gerungseinrichtung mit der 2D-Verzögerungseinrichtung, mit einer 1H-Verzögerungseinrichtung (45R, 45G, 45B) und einer 1D-Verzögerungseinrichtung (46R, 46G, 46B), die in Reihe mit den einstellbaren Verstärkern (2R, 2G, 2B) liegen, deren Signale aufgrund des Torsignales von der 2H-Verzö­ gerungseinrichtung durch die Torschaltung (7) durchgelas­ sen werden (Fig. 6).

8. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Halbbild-Mittelwertgenerator eine Halbbildverzögerungseinrichtung (18) aufweist, die das Ausgangssignal von der Ermittlungsschaltung (5) verzögert, und daß ein Addierer (19) vorhanden ist, der das Ausgangs­ signal von der Ermittlungsschaltung und das Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung addiert.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vertikal-Gewichtungsschaltung (55), die an den nichtaddierenden Mischer (50) angeschlossen ist, um das Eingangssignal für die Ermittlungsschaltung (5) zu ge­ wichten (Fig. 10).

10. Steuerschaltung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Pegelsteuerung (59), die zwischen die als Spitzengenerator wirkende Ermittlungsschaltung (5) und den Halbbild-Mittelwertgenerator (6) geschaltet ist, um den Gleichspannungspegel des Ausgangssignales vom Spitzen­ detektor entsprechend einem von außen angelegten Steuer­ signal einzustellen.

11. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausdünneinrichtung (61-64), die zwischen die als Spitzendetektor wirkende Ermittlungsschaltung (5) und den Halbbild-Mittelwertgenerator (6) geschaltet ist, um die vom Spitzendetektor erhaltenen Daten auszudünnen.

12. Steuerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausdünneinrichtung einen ersten Zufallszahlgenerator (61), einen zweiten Zufallszahlgene­ rator (62), einen Abtastpulsgenerator (63) und eine Abtast­ einrichtung (64) aufweist, wobei der Abtastpulsgenerator Abtastpulse abhängig von den von den Zufallsgeneratoren erzeugten Zufallszahlen erzeugt und die Abtasteinrichtung Ausgangsdaten vom Spitzendetektor (5) abhängig von den Ab­ tastpulsen ermittelt.

13. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Ermittlungsschaltung (5; 5₁, 5₂, 5₃) durch einen digitalen Schaltkreis gebildet ist.

14. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Multiplizierer (13) Umschal­ ter (27, 28) aufweist.

15. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Multiplizierer (15) Um­ schalter (28, 31) und eine Addiereinrichtung (25, 30) auf­ weist.

16. Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Addiereinrichtung einen Zähler (25) und einen Addierer (30) aufweist.