DE3853540T2

DE3853540T2 - Bildempfängersteuerung.

Info

Publication number: DE3853540T2
Application number: DE3853540T
Authority: DE
Inventors: Isao Kawahara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2008-11-18
Also published as: WO1990006035A1; DE3853540D1; KR930010616B1; EP0396746A4; EP0396746B1; EP0396746A1; US5087973A; KR900702704A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildempfängersteuergerät eines Systems, das ein Bildsignal überträgt, mit welchem ein Klemmpegelreferenzsignal und ein Amplitudenreferenzsignal multiplexübertragen werden.

ZUGRUNDELIEGENDER STAND DER TECHNIK

Herkömmlicherweise wird ein Klemmpegelreferenzsignal, welches mit einem Bildsignal mulitplexübertragen wird, zum Erfassen eines Rauschausmaßes zusätzlich zur Wiederherstellung des Gleichstrompegels des Originalbildsignals verwendet. Ein Verfahren zur Wiederherstellung eines Gleichstrompegels ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A-58-124373 aufgezeigt. Ein Verfahren zur Durchführung des Erfassens des Rauschausmaßes und zur Steuerung eines Wiedergabegerätes unter Verwendung des Klemmpegelreferenzsignals, welches mit dem Bildsignal multiplexübertragen wird, ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A-62-172879 aufgezeigt. Figur 1 zeigt eine Anordnung eines herkömmlichen Bildempfängersteuergeräts, in welchem die Wiederherstellung des Gleichstrompegels, das Erfassen des Rauschausmaßes und eine automatische Verstärkungssteuerung unter Verwendung vorstehend genannter Verfahren durchgeführt werden.
In Figur 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Eingangssignal, Bezugszeichen 2 eine analoge Klemmeinrichtung, Bezugszeichen 3 einen A/D-Wandler und Bezugszeichen 4 ein digitales Ausgangssignal. Das Eingangssignal 1 wird durch die Klemmeinrichtung 2 an einen vorbestimmten Wert geklemmt und anschließend wird das geklemmte Signal durch den A/D-Wandler beispielsweise in ein digitales 8-Bit-Signal umgewandelt. Eine digitale Pegelvergleichseinrichtung 5 bestimmt eine Differenz zwischen einem durch die A/D-Umwandlung eines Abschnittes des Eingangssignales entsprechend einem Klemmpegeldifferenzsignal erhaltenen digitalen Wert und einem vorbestimmten digitalen Wert, beispielsweise einem Wert "128" Eine Integriereinrichtung 6 integriert einen Ausgang von der digitalen Pegelvergleichseinrichtung 5 und der integrierte Ausgang wird in ein analoges Klemmpegelsignal durch einen D/A-Wandler 7 umgewandelt. Das analoge Klemmpegelsignal wird an die analoge Klemmeinrichtung 2 zur Bildung einer Rückkopplungsschleife angelegt, so daß die Regelung in der Weise durchgeführt wird, daß ein Durchschnittswert der digitalen Werte, die durch die A/D- Umwandlung von vorbestimmten Abschnitten des Eingangssignals erhalten werden, "128" ist. Die Operationsgeschwindigkeiten der digitalen Pegelvergleichseinrichtung 5 und der Integriereinrichtung 6 entsprechen der Umwandlungsgeschwindigkeit des A/D-Wandlers.
Bezugszeichen 8 bis 17 bezeichnen einen Schaltungsabschnitt zum Erfassen des Rauschausmaßes. Die durch die A/D-Umwandlung des Klemmpegelreferenzsignals erhaltenen Werte müssen im wesentlichen konstant sein, sofern nicht ein Rauschen eingeführt wird. Die Werte sind jedoch gewöhnlich aufgrund des Einflusses von Rauschen auf einen Übertragungsweg bei jeder Abtastung verschieden. Eine Abweichung der Abtastwerte vom Durchschnittswert stellt die Energie des Rauschens dar. Da die Erzeugung des Rauschens ein zufallsbestimmter Prozeß ist, ist es erforderlich, als Rauschpegel einen Wert zu verwenden, der durch Verarbeitung vieler Abtastwerte und eine Tiefpassfilterverarbeitung in Richtung einer Zeitachse, d.h. eine Zeitfilterverarbeitung zur Unterdrückung seiner zeitlichen Veränderungen, erhalten wird. Eine Differenz zwischen den Abtastwerten des A/D-umgewandelten Signals 4, von welchen einer um eine Periode desselben Operationstaktsignals (an einen Anschluß 19) wie das des A/D-Wandlers verzögert ist, wird durch einen Flipflop 8 und eine Subtraktionseinrichtung 9 berechnet. Anschließend wird die Differenz in einem Flipflop 10 ansprechend auf das Taktsignal (b), das von einem Anschluß 20 zugeführt wird, abgetastet. Danach wird eine Differenz zwischen den abgetasteten Werten, von welchen einer um eine Periode des Taktsignals (a) von einem Anschluß 20 verzögert wird, durch einen Flipflop 11 und eine Subtraktionseinrichtung 12 bestimmt. Die Zeitgebung, wann das Taktsignal (b) ansteigt, liegt während einer Periode des Klemmpegelreferenzsignals und gibt eine Zeitgebung eines zur Rauscherfassung verwendeten Signals an. Ein Absolutwert der Differenz wird durch eine Schaltung bestimmt, die mit Bezugszeichen 13 bezeichnet ist, und ein einem Rauschpegel entsprechendes Signal wird von dem Absolutwert durch ein Tiefpassfilter in Richtung einer Zeitachse, d.h. ein Zeitfilter 14, erhalten. Das Zeitfilter 14 ist wie in Figur 2 dargestellt angeordnet, um Zeitvariationen des Eingangssignals zu unterdrücken.
In Figur 2 bezeichnet Bezugszeichen 21 eine Subtraktionseinrichtung, Bezugszeichen 22 einen Verstärker der Verstärkung KI, Bezugszeichen 23 eine Additionseinrichtung, Bezugszeichen 24 eine Verzögerungsschaltung und Bezugszeichen 25 einen Verstärker der Verstärkung K2. Eine durch den Verstärker 22, die Additionseinrichtung 23 und die Verzögerungsschaltung 24 gebildeter Schaltungsabschnitt ist eine digitale Integriereinrichtung 26. Im einzelnen wird ein durch Multiplizieren eines Eingangssignals der Integriereinrichtung 26 mit K1 erhaltener Wert zu einem vorhergehenden Wert hinzuaddiert und somit variiert, wenn ein konstanter Eingangswert gegeben ist, ein Ausgang der Integrierschaltung mit einer zu dem Eingangswert proportionalen Neigung. Die Subtraktionseinrichtung 21 ist vor der Integrierschaltung vorgesehen und ein durch Multiplizieren des Ausgangs von der Integriereinrichtung mit K2 durch den Verstärker 25 erhaltenes Signal wird der Subtraktionseinrichtung 21 zugeführt, um eine Rückkopplungsschleife zu bilden, wie in Figur 2 dargestellt. Wenn bei einer derartigen Anordnung ein geeignetes positives Eingangssignal (f) gegeben ist, steigt das Ausgangssignal von der Integriereinrichtung 26 allmählich an. Je größer jedoch das Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung 24 wird, desto größer wird der Rückkopplungswert. Als Resultat wird das Ausgangssignal der Subtraktionseinrichtung 21, das durch Subtrahieren des Ausgangssignals des Verstärkers 25 von dem Eingangssignal (f) erhalten wird, so klein, daß das Ausgangssignal von der Integriereinrichtung 26 sich langsam verändert. Schließlich wird das Ausgangssignal von der Integriereinrichtung 26 stabil gehalten, so daß es ein konstantes Wertverhältnis zum Eingangswert hat.
Daher wirkt die wie in Figur 2 dargestellt angeordnete Schaltung als ein sogenanntes Zeitfilter zur Unterdrückung von Veränderungen in Richtung der Zeit. Eine Schwellenschaltung 15 quantisiert das erfaßte Rauschausmaß (c) in beispielsweise vier Pegel, um ein Ausmaß der Rauschunterdrückung auf vier Pegel zu schalten.
Bezugszeichen 16 bis 18 bezeichnen ein System zur automatischen Verstärkungssteuerung. Eine Abweichung eines Amplitudenreferenzsignals, welches in einem digitalen Signal enthalten ist, in welches das analoge Eingangssignal von Anschluß 1 durch den A/D-Wandler 3 umgewandelt wird, von einem vorbestimmten Wert wird von einer digitalen Verstärkungserfassungseinrichtung 16 erfaßt. Die Gleichstromverstärkung mit Gegenkopplung wird durch die Integrierschaltung 17 groß gemacht, und auch der Einfluß des Rauschens wird eliminiert, so daß ein Verschiebungsfehler nicht auftritt. Ein Ausgangssignal von der Integriereinrichtung 17 wird durch einen D/A- Wandler 18 in ein Analogsignal umgewandelt und das umgewandelte Analogsignal wird dem A/D-Wandler 3 als eine A/D-Referenzspannung (e) zugeführt, um einen Rückkopplungsschleife zur Steuerung der Verstärkung des A/D-Wandlers 3 in der Weise zu bilden, daß ein durch A/D-Umwandlung des Amplitudenreferenzsignals des Eingangssignals erhaltenes Signal einen vorbestimmten digitalen Wert darstellt.
In dem Bildempfängersteuergerät nach diesem System sind jedoch ein System zur Berechnung des Klemmpegels, ein System zum Erfassen des Rauschpegels und ein aus vielen Schaltungen des Gerätes gebildetes System zur automatischen Verstärkungssteuerung getrennt vorgesehen. Daher liegt ein Problem darin, daß das Gerät Hardware in großem Maßstab erfordert. Zusätzlich müssen viele Schaltungen des Gerätes, wie etwa die digitale Pegelvergleichseinrichtung 16, die Intergriereinrichtungen 6, 17 und 26 und dergleichen in der Lage sein, mit demselben Operationstaktsignal (a) zu arbeiten, das eine relativ hohe Frequenz wie die für den A/D-Wandler hat. Daher liegt ein Problem darin, daß das herkömmliche Gerät hinsichtlich des Stromverbrauches einen Nachteil aufweist. Da ferner der erfaßte Rauschpegel nur in etwa vier Pegel zur Steuerung der Rauschverringerung quantisiert wird, verändert sich der Rauschverringerungspegel häufig schrittweise aufgrund geringfügiger Schwankungen des verbleibenden Rauschpegels, wenn der Rauschpegel (c) zufällig nahe einem einer Vielzahl von Schwellenwerten der Schwellenschaltung 15 ist. Genauer ausgedrückt ändert sich der Rauschverringerungspegel gelegentlich, obgleich der in dem Eingangssignal, das von dem Anschluß 1 zugeführt wird, enthaltene Rauschpegel sich nicht wesentlich verändert. Das bedeutet, daß ein Rauschabstand der Anzeige auf einem Bildschirm sich während des Empfanges des Bildes, wie etwa einem Standbild, verändert. Daher tritt das Problem auf, daß das herkömmliche Gerät den Nachteil einer beträchtlichen Qualitätsverschlechterung des empfangenen Bildes unter dem Gesichtspunkt der visuellen Psychologie hat. Darüber hinaus sind die Betriebsabläufe der Klemmpegelverarbeitungsschaltung und der automatischen Verstärkungssteuerungsschaltung nicht miteinander verbunden. Daher tritt das Problem auf, daß die Klemmpegelverarbeitungsoperation und die automatische Verstärkungssteuerungsoperation gelegentlich störend aufeinander einwirken, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Operationen astabil werden.
Ein Fall, bei dem sich die Klemmpegelverarbeitungsoperation und die automatische Verstärkungssteuerungsoperation störend aufeinander auswirken, wird nachfolgend beschrieben. Als Einrichtung zur Verstärkungssteuerung dient ein Verfahren zur Steuerung eines Umwandlungsfaktors oder eines Verhältnisses zwischen dem analogen Eingangssignal und dem digitalen Ausgangswert durch Veränderung einer Referenzspannung des A/D- Wandlers. Viele A/D-Wandler haben allgemein derartige Referenzspannungseingangsanschlüsse. Die vorstehend genannte Anordnung ist wirksam, da die Verstärkungssteuerung mittels eines derartigen Verfahrens einen einfachen Aufbau hat und kein spezieller Verstärker zur Steuerung der Verstärkung oder dergleichen erforderlich ist. Allgemein liegen im Inneren des A/D-Wandlers eine Referenzspannung zur Bestimmung eines analogen Eingangspegels, welcher ein Maximum des digitalen Ausgangswertes angibt, und eine Referenzspannung zur Bestimmung des analogen Eingangspegels, welcher ein Minimum des digitalen Ausgangswertes angibt, vor, und eine Differenz zwischen diesen beiden Spannungen ist umgekehrt proportional zur A/D- Umwandlungsverstärkung. Es existiert jedoch ein A/D-Wandler, in welchem nur eine dieser Referenzspannungen an der Außenseite des Wandlers vorliegt oder diese kaum veränderbar ist, um dessen Leistungsfähigkeit zu sichern. In einem solchen A/D-Wandler muß die Umwandlungsverstärkung durch Steuern der anderen gesteuert werden.
Figur 3A und 3B zeigen Operationsbeispiele der A/D-Wandler, in welchen die Umwandlungsverstärkungssteuerung nur durch eine der vorstehend genannten Referenzspannungen durchgeführt wird. In der Figur sind die Beziehungen zwischen der Referenzspannung, der analogen Eingangsspannung und dem digitalen Ausgangswert dargestellt. In Figur 3A sei angenommen, daß die Anzahl der Bits des A/D-Wandlers "8" ist und die Referenzspannung zur Bestimmung des analogen Eingangspegels, welche ein Maximum des digitalen Ausgangswertes angibt, VRT (-1,0 V) ist, und die Referenzspannung zur Bestimmung des analogen Eingangspegels, welche ein Minimum des digitalen Ausgangswertes angibt, VRB (-3,0 V) ist. Auch sei angenommen, daß ein Ref erenzwert des Klemmpegels für das an den Anschluß 1 angelegte analoge Eingangssignal -2,0 V und ein entsprechendes digitales Signal "128" ist. In dem in diesem Zustand arbeitenden System sei angenommen, daß ein Gleichstromwiederherstellungspegel des an den Anschluß 1 angelegten Eingangssignals nicht verändert wird und eine Amplitude des Eingangssignals schrittweise ansteigt. Da der Gleichstromwiederherstellungspegel nicht verändert wird, sollte der Referenzwert des Klemmpegels -2,0 V bleiben. Wenn die Amplitude des Eingangssignals erhöht wird, wird angenommen, daß die Referenzspannung (e) an den A/D-Wandler 3 von -3,0 V auf beispielsweise -4,0 V durch den Betrieb des automatischen Verstärkungssteuersystems, welches durch Schaltungen 16 bis 18 gebildet ist, verändert wird. Als Resultat wird die Differenz zwischen den Spannungen VRT und VRB so groß, daß die Umwandlungsverstärkung des A/D-Wandlers 3 klein wird, um die Steigerung der Amplitude des Eingangssignals zu kompensieren. Wenn jedoch der digitale Wert eines Signals, das durch A/D-Umwandlung des Referenzwertes des Klemmpegels -2,0 V erhalten wird, ein größe rer Wert als 128, beispielsweise 170 ist, wird ein Fehlersignal erfaßt, sowie auch dann, wenn der Gleichstromwiederherstellungspegel sehr weit vom Wert "128" verändert würde. Als Resultat bestand eine Möglichkeit, daß die Klemmpegelsteueroperation astabil wurde, oder es dauerte sehr lang, bis der Klemmpegel in seinen normalen Zustand zurückkehrte. Da keine veränderung des Gleichstromwiederherstellungspegels des Eingangssignals vorliegt, muß die Veränderung des Klemmpegels nicht erfaßt werden. Wenn jedoch der A/D-Wandler verwendet wird, in welchem die Verstärkungssteuerung nur durch eine Referenzspannung durchgeführt wird, wird die Störung zu dem System zur Durchführung der Klemmpegelsteuerung übertragen, als ob der Gleichstrompegel gleichzeitig geändert worden wäre, obgleich nur die Verstärkungsveränderung erzeugt wurde. Das heißt, daß das herkömmliche Gerät den Nachteil hat, daß die Veränderung der Amplitude des Eingangssignals den Gleichstromwiederherstellungspegel beeinflußt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung verwirklicht ein Bildempfängersteuergerät, welches die vorstehend genannten Probleme löst und welches verwendet werden kann, um trotz eines einfachen Aufbaues ein Bild hoher Qualität zu schaffen.
Die Erfindung schafft ein Bildempfängersteuergerät gemäß Anspruch 1.
Das vorstehend genannte Gerät ermöglicht es, ein durch A/D- Umwandlung des Eingangsvideosignals erhaltenes Signal durch das steuerbare digitale Filter in einen Speicher zu schreiben und aus dem Speicher durch die CPU auszulesen, die Berechnung des Klemmpegels, die Erfassung des Rauschausmaßes und die Quantisierung des Rauschausmaßes, die automatische Verstärkungssteuerung und dergleichen gemeinsam in der CPU durchzuführen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung eines herkömmlichen Bildempfängersteuergerätes zur Durchführung einer Klemmpegelverarbeitung, Erfassung eines Rauschpegels und der automatischen Verstärkungssteuerung zeigt;
Figur 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung eines herkömmlichen Zeitfilters zeigt;
Figur 3 zeigt eine Operation der Verstärkungssteuerung in einem A/D-Wandler;
Figur 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung eines Bildempfängersteuergerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispieles einer Operation eines digitalen Filters, das variable Charakteristiken in dem Gerät aufweist;
Figur 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung einer Rauschpegelerfassungverarbeitungsschaltung zeigt, welche einen Begrenzer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat;
Figur 7 ist ein Diagramm, das die Erfassungscharakteristiken des Rauschausmaßes in der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 8 ist ein Diagramm, welches eine Quantisierungsverarbeitung zeigt, welche gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Hysteresecharakteristiken hat; und
Figur 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung des digitalen Filters zeigt, welches veränderliche Charakteristiken in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat.

BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Figur 4 bis 9 zeigen die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Figur 4 wird angenommen, daß 256 Abtastwerte eines Klemmpegelreferenzsignals beispielsweise in einem Eingangssignal (g) für ein Halbbild enthalten sind. Das Eingangssignal (g) wird durch eine analoge Klemmeinrichtung 30 an einen vorbestimmten Pegel geklemmt, und das geklemmte Signal wird durch einen A/D-Wandler 31 mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz, z.B. 16 MHz (Figur 5 (h)) umgewandelt. Signalabschnitte des digitalen Datensignals, die einem Klemmpegelreferenzsignal entsprechen, werden einer Operation mittels eines digitalen Filters 32 unterzogen. Beispielsweise kann eine Operation, in welcher Summen und Differenzen von zwei benachbarten Signalen sequentiell und wechselweise berechnet werden, als die durch das digitale Filter 32 auszuführende Operation betrachtet werden. In diesem Fall entsprechen die Ausgangssignale von dem digitalen Filter 32 den in Figur 5 (i) dargestellten. Welche Operation durch das digitale Filter auszuführen ist, wird durch einen Zeitgebersignalgenerator 33 gesteuert, welcher synchron mit einem Bildsignal arbeitet. Die Ausgangsignale (i) von dem digitalen Filter 32 werden einem Dateneingangsanschluß 351 eines RAM 35 über einen Datenselektor 34 zugeführt. Der vorstehend genannte Zeitgebersignalgenerator 33 steuert einen Anfangszählwert eines Zählers 36, und ein Ausgangssignal von dem Zähler 36 ist an einen Adreßeingangsanschluß 352 des RAM 35 über einen Adreßselektor 37 gerichtet. Auf diese Weise wird das Klemmpegelreferenzsignal des Eingangssignals A/D-umgewandelt, die Summe von benachbarten A/D-umgewandelten Signalabschnitten oder die Differenz zwischen diesen wird berechnet, und das errechnete Ergebnis wird im RAM 35 an einer vorbestimmten Adresse gespeichert. Nachdem das Schreiben aller Daten in den RAM 35 vollendet ist, bearbeitet eine CPU 38 alle in dem RAM 35 gespeicherten Daten, um eine Berechnung eines Klemmpegels, das Erfassen eines Rauschpegels und die Berechnung für die automatische Verstärkungssteuerung auszuführen. Bezugszeichen 382 bezeichnet einen CPU-Datenbus und Bezugszeichen 381 einen CPU-Adreßbus.
Eine Verarbeitungsoperation des Bildempfängersteuergerätes mit vorstehend beschriebener Konfiguration gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Die Berechnung des Klemmpegels durch die CPU 38 wird für jedes Halbbild durchgeführt. Unter der Annahme, daß ein Klemmreferenzpegel ein Mittelpegel eines digitalen 8-Bit-Signals, d.h. ein Wert "128" ist, stellt das A/D-umgewandelte Signal einen Fehler eines Klemmpegels von dem Klemmreferenzpegel in seiner Originalform dar, wenn ein durch das A/D-umgewandelte Signal dargestellter Wert als ein binärer Verschiebungswert betrachtet wird. Das heißt, daß das durch die A/D-Umwandlung des Klemmpegelreferenzsignals erhaltene digitale Signal so wie es ist als ein Signal verwendet werden kann, das den Fehler des Klemmpegels darstellt. Die bei der Berechnung des Klemmpegels verwendeten Daten werden aus der Summe von zwei benachbarten Abtastwerten des Klemmpegelreferenzsignals, bestimmt durch das digitale Filter 32, erhalten. Bei der Berechnung des Klemmpegels durch die CPU 38 werden 128 Daten, die in dem RAM 35 als Summen von je zwei benachbarten Abtastwerten geschrieben wurden, verwendet. Da jedes der 128 Daten ein Durchschnitt der Summe von zwei benachbarten Abtastwerten ist, kann die Anzahl von Additions- oder Summierungsoperationen in diesem Fall auf 1/2 der Zahl in einem Fall verringert werden, in welchem die Additionsdurchschnittsoperation direkt für 256 Abtastwerte des Klemmpegelreferenzsignals durchgeführt wird, wodurch die Belastung der CPU durch die Softwareverarbeitung verringert wird. Obgleich die Additionsoperation für die CPU sehr leicht ist, ist die Anzahl der Operationen für die CPU sehr leicht ist, ist die Anzahl der Operationen so hoch, daß die Belastung der CPU 38 schwerwiegend wird. Daher trägt die Verringerung der Anzahl von Additionsoperationen von 256 auf 128 sehr viel zur Verringerung der Belastung der CPU 38 bei. Die durch die Additions- und Durchschnittsoperationen erhaltenen 128 Daten werden anschließend einer Integrationsoperation unterzogen. Die Integrationsoperation wird durchgeführt, um einen Verschiebungsfehler durch Einstellen einer Gleichstromverstärkung auf einen unendlichen Wert zu entfernen. Die vorstehenden 128 Daten können direkt der Integrationsoperation ohne Durchführung der Additionsund Durchschnittsoperationen unterzogen werden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, zu prüfen, ob ein Überlauf jedes Mal dann, wenn die Additionsoperation durchgeführt wird, auftritt oder nicht. Wenn daher die Integrationsoperation durch Software ausgeführt wird, besteht ein Nachteil hinsichtlich der für die Operation erforderlichen Zeit. Wenn die Integrationsoperation nach der Additions- und Durchschnittsbildungsoperation ausgeführt wird, wird sie durch 128 Additionsoperationen und eine Additionsoperation für die Integrationsoperation sowie eine Überlaufprüfoperation ausgeführt. Als Resultat wird eine Additionsoperation hinzugefügt, aber es besteht der Vorteil, daß 127 Überlaufprüfoperationen weggelassen werden können. Das der Integrationsoperation unterzogene Signal wird durch einen A/D-Wandler 39 in ein analoges Signal umgewandelt und anschließend wird das analoge Signal an die Analogklemmeinrichtung 30 angelegt, um eine Rückkopplungsschleife in der Weise zu bilden, daß der Durchschnittswert der Abtastwerte des Signals, welches durch A/D-30 Umwandlung des Klemmpegelreferenzsignals erhalten wird, welches im Eingangssignal an einen Anschluß 1 enthalten ist, 128 ist.
Eine Operation zur automatischen Verstärkungssteuerung durch die CPU 38 wird unter Verwendung eines Halbbildimpulssignals durchgeführt, welches für jedes Halbbild als ein Amplitudenzwei Pegel hat, stellt ein Abweichungswert der Differenz zwischen den beiden Pegeln von einem vorbestimmten Wert einen Fehler hinsichtlich einer normalen Verstärkung dar. Bei der Operation zur automatischen Verstärkungssteuerung wird eine summe von zwei benachbarten Signalabtastwerten durch das digitale Filter 32 verwendet. Bei der Operation für die automatische Verstärkungssteuerung durch die CPU 38 werden etwa 20 in den RAM 35 geschriebene Daten, von welchen jedes die Summe von je zwei benachbarten Signalabtastwerten ist, verwendet. Da jedes der 20 Daten ein Additionsdurchschnittswert der benachbarten Signalabtastwerte ist, kann die Anzahl der Additionsoperationen in diesem Fall auf 1/2 der Anzahl in dem Fall verringert werden, in dem 40 Daten des Halbbildimpulssignals, welches ebenfalls als Amplitudenreferenz verwendet wird, direkt der Additionsdurchschnittsoperation unterzogen werden, wodurch die Belastung der CPU durch die Softwareverarbeitung verringert werden kann. Obgleich die Additionsoperation für die CPU 38 sehr leicht ist, ist die Anzahl der Operationen so hoch, daß die Belastung der CPU 38 schwerwiegend wird. Daher trägt die Verringerung der Anzahl der Additionsoperationen um einen Faktor 1/2 sehr viel zur Verringerung der Belastung der CPU 38 bei. Die den Additionsdurchschnittsoperationen unterzogenen Daten werden der Integrationsoperation unterzogen. Die Integrationsoperation wird durchgeführt, um einen Verschiebungsfehler durch Einstellen der Gleichstromverstärkung auf einen unendlichen Wert zu entfernen. Die vorstehenden 20 Daten können direkt der Integrationsoperation ohne Durchführung der Additionsdurchschnittsoperationen unterzogen werden. In diesem Fall ist jedoch erforderlich, zu prüfen, ob das Operationsergebnis jedes Mal dann, wenn die Daten jeweils addiert werden, überläuft oder nicht. Wenn daher die Operation durch Software durchgeführt wird, besteht der Nachteil in der für die Operation erforderlichen Zeit. Wenn die Integrationsoperation nach den Additionsdurchschnittsoperationen durchgeführt wird, sind nur 20 Additionsoperationen in den Additionsdurchschnittsoperationen, eine Additionsoperation in der Integrationsoperation und eine Überlaufprüfoperation erforderlich. Als Resultat wird eine Additionsoperation hinzugefügt, aber es besteht der Vorteil darin, daß 19 Überlaufprüf- Operationen weggelassen werden können. Das der Integrationsoperation unterzogene Signal wird durch einen D/A-Wandler 40 in ein Analogsignal umgewandelt und das Analogsignal wird als eine Referenzspannung (j) an den A/D-Wandler 31 angelegt, um eine Rückkopplungsschleife zu bilden, und steuert die Umwandlungsverstärkung des A/D-Wandlers 31 in der Weise, daß die Differenz zwischen den beiden Pegeln des Halbbildimpulssignals der vorbestimmte Wert ist.
Figur 6 zeigt einen Vorgang der Berechnungsverarbeitung eines Rauschpegels gemäß vorliegender Erfindung. Die Differenz zwischen zwei benachbarten Signalabtastwerten, die von dem digitalen Filter 32 in Figur 4 erhalten werden, wird als Daten zur Erfassung des Rauschpegels verwendet. Die Differenzdaten (1) werden der Absolutwertverarbeitung 42 und der Begrenzerverarbeitung 43 unterzogen. Zusätzlich wird das Ergebnis der Begrenzerverarbeitung durch Zeitfilterverarbeitung 44 hinsichtlich der Verlagerung in Richtung der Zeitachse unterdrückt, und anschließend einer Hysteresequantisierungsverarbeitung 45 zur Quantisierung desselben in wenige Pegel unterzogen, mit dem Ergebnis, daß ein Rauschreduzierungssteuersignal (1) erhalten wird. Bei der Berechnung eines Rauschpegels durch die CPU 38 werden 128 in den RAM 35 geschriebene Differenzdaten verwendet. Somit kann die Softwareverarbeitung zur Bestimmung von Differenzen zwischen den vielen Abtastwerten weggelassen werden. Diese Verarbeitung, die weggelassen werden kann, ist für die CPU 38 sehr einfach und sehr leicht. Die Zahl der zu verarbeitenden Daten ist jedoch so hoch, daß die Belastung der CPU 38 groß wird. Durch Vorsehen eines digitalen Filters 32 und oftmaliges Durchführen der einfachen Operation durch das digitale Filter 32 kann die CPU 38 die Fähigkeit zur Durchführung eines hohen Operationsniveaus sicherstellen. Die erhaltenen Differenzen zwischen Abtastwerten werden zunächst der Absolutwertverarbeitung 42 unterzogen. Ein Durchschnittswert der der Absolutwertverarbeitung unterzogenen Werte entspricht grundsätzlich einem Rauschpegel. Anschließend wird die Begrenzerverarbeitung durchgeführt, um zu verhindern, daß in der nachfolgenden Stufe ein Überlauf verursacht wird. Diese Absolutwertverarbeitung 42 und die Begrenzerverarbeitung 43 können gleichzeitig durch ein Tabellensuchverfahren oder ähnliches durchgeführt werden. Diese Begrenzerverarbeitung 43 erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß eine Abkappoperation durchgeführt wird, wenn der Rauschpegel in einem gewissen Ausmaß höher wird. Da jedoch das Rauschen zufällig ist, existieren viele Fälle, in welchen die Abkappoperation nicht durchgeführt wird. Das heißt, daß, obgleich der Rauschpegel beträchtlich hoch wird, ein durch Durchschnittswertbildung des Ausgangssignals von der Begrenzerverarbeitung erhaltener Pegel nicht unmittelbar gesättigt wird, d.h. eine abrupte Steigerung des Rauschpegels unterdrückt wird, so daß die Erfassung des Rauschpegels in einem breiten dynamischen Bereich durchgeführt werden kann. Dies ist eine sehr vorteilhafte Eigenschaft, wenn die Operation in der begrenzten Anzahl von Bits durchgeführt wird. Figur 7 zeigt eine Eingangs-Ausgangscharakteristik, d. h. eine Rauschausmaßerfassungscharakteristik durch die Absolutwertverarbeitung 42, die Begrenzerverarbeitung und die Zeitfilterverarbeitung in Figur 6.
Es sei angemerkt, daß, da ein Rauschimpuls mit einer hohen Amplitude gelegentlich erzeugt wird, auch wenn der Durchschnittsrauschpegel niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist, ein Wert eines erfaßten Rauschpegels nicht so gering ist, wenn der Rauschpegel niedriger ist als der durch einen Punkt A in Figur 7 dargestellte Pegel. Wenn jedoch der Punkt A auf einen Pegel eingestellt wird, der niedriger ist als ein praktisch erreichbarer Rauschpegel, kann ein tatsächlich effektiver Bereich zur Erfassung des Rauschausmaßes in hohem Maße sichergestellt werden.
Bei einem dem erfaßten Rauschausmaß entsprechenden Signal wird eine Signalveränderung in zeitlicher Achse durch Ausführung der Zeitfilterverarbeitung unterdrückt. Die Verarbeitung kann durch Softwareverarbeitung entsprechend den in Figur 2 gezeigten Schaltungen durchgeführt werden. Wenn das Ausgangssignal (m) von dem Zeitfilter in vier Pegel in seinem Originalzustand quantisiert wird, um die Rauschreduzierungssteuerung durchzuführen, wenn ein Wert des Zeitfilterausgangs (m) zufällig nahe einem Quantisierungsschwellenwert ist, verändert sich ein Pegel der Rauschreduzierungssteuerung häufig, obgleich der Wert des Zeitfilterausganges (m), d.h. der Rauschpegel, beinahe konstant ist, wodurch die Qualität des empfangenen Bildes unter dem Gesichtspunkt der visuellen Psychologie beträchtlich verschlechtert wird. Um die vorstehend genannte Verschlechterung zu verhindern, wird die Quantisierungsverarbeitung 45 des Rauschpegels, in welcher der Rauschpegel in vier Pegel quantisiert wird, so ausgeführt, daß sie, wie in Figur 8 gezeigt, Hysteresecharakteristiken hat, und das Resultat der Quantisierungsverarbeitung wird vom Ausgangsanschluß 41 als das Rauschreduzierungssteuersignal (k) ausgegeben. Die Breite der Hysterese ist anhand von Versuchsergebnissen bevorzugt 1 oder 2 dB. Tatsächlich liegt die Veränderung in dem Durchschnittsrauschpegel für wenige Sekunden innerhalb von 1 oder 2 dB bei einem stabilen Empfangszustand. Daher kann durch Vorsehen derartiger Hysteresecharakteristiken eine häufige Veränderung des Rauschreduzierungspegels vermieden werden.
Das digitale Filter 32 kann einfach durch eine Additionseinrichtung 321, eine Verzögerungsschaltung 322 und eine exklusive ODER-Schaltung 322, wie beispielsweise in Figur 9 dargestellt, aufgebaut sein. In Figur 9 bezeichnet ein Symbol (n) ein Charakteristiksteuersignal zur Steuerung der Charakteristiken des digitalen Filters 32 und wählt die Summenoperation der benachbarten Signalabtastwerte oder die Differenzoperation zwischen diesen, die von dem digitalen Filter 32 durchgeführt wird, aus.
In dieser Ausführungsform ist eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung nur in dem digitalen Filter 32 erforderlich, und, wie vorstehend beschrieben, kann das digitale Filter 32 durch eine derartige relativ einfache Konfiguration, wie in Figur 9 dargestellt, verwirklicht werden. Daher besteht ein Vorteil hinsichtlich des Stromverbrauchs.
Zusätzlich kann durch Erfassen eines Szenenwechselzustandes eine gleichmäßige Rauschreduzierungssteuerung durchgeführt werden, wenn der erfaßte Rauschpegel synchron mit dem erfaßten Szenenwechselzustand quantisiert und gesteuert wird.
Ferner kann mit der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung auch dann, wenn eine Veränderung der Amplitude des Eingangssignals verursacht wird, die Verstärkungssteuerung unabhängig von der Klemmpegelsteuerung durchgeführt werden, ohne daß eine durch die Veränderung der Amplitude des Eingangssignals bedingte Beeinflussung auf ein System für die Klemmpegelsteuerung übertragen wird, da die Betriebszustände der Klemmpegelverarbeitung und der automatischen Verstärkungssteuerungsverarbeitung der CPU 38 gleichzeitig bekannt sein können. Durch Durchführung der Operation, während der Fehler des Klemmpegels von dem Klemmreferenzpegel in Übereinstimmung mit einem digitalen Wert korrigiert oder modifiziert wird, der von dem D/A-Wandler abgegeben wird, welcher die Referenzspannung (j) zur Steuerung der Umwandlungsverstärkung des A/D- Wandlers 31 ausgibt, ist es beispielsweise möglich zu vermeiden, daß die Verstärkungssteuerungsoperation die Klemmpegelsteuerungsoperation beeinflußt. Das heißt, daß ein Wert eines Signals, der durch A/D-Umwandlung eines Klemmpegelreferenzsignals erhalten wird, durch einen niedrigeren Wert ersetzt wird, wenn die Umwandlungsverstärkung des A/D-Wandlers 31 kleiner ist als ein Standardwert, und durch einen höheren Wert, wenn die Umwandlungsverstärkung größer ist als der Standardwert, und die Operation für den Klemmpegel wird in Übereinstimmung mit dem ersetzten Wert ausgeführt. Die Ersetzungsoperation kann einfach durch einen Tabellensuchbefehl für die CPU 38 verwirklicht werden.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist beschrieben, daß die Operation durch das digitale Filter 32 zur Verringerung der Belastung der CPU 38 effektiv ist. Wenn jedoch die CPU genug Leistungsfähigkeit hat, kann das digitale Filter 32 ein Allbandpassfilter sein oder das digitale Filter 32 kann weggelassen werden.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Wie vorstehend beschrieben, wird in einem Bildempfängersteuergerät gemäß vorliegender Erfindung ein A/D-umgewandeltes Signal über ein digitales Filter mit variablen Eigenschaften in ein RAM geschrieben und aus dem RAM durch die CPU zur Wiederherstellung eines Gleichstrompegels des Eingangssignals, zur Steuerung der A/D-Umwandlungsverstärkung für das Eingangssignal und zur Erfassung des Rauschausmaßes, das während der Übertragung und Speicherung eingeführt wurde, ausgelesen. Als Resultat kann die Rauschreduzierungssteuerung ohne visuelle Inkompatibilität ausgeführt werden. Da die CPU kollektiv die Verarbeitung sowohl für ein Eingangspegelsteuersystem als auch ein Klemmpegelsteuersystem ausführt, kann zusätzlich die Störung zwischen dem automatischen Verstärkungssteuersystem des Eingangspegels und dem Klemmpegelsteuersystem in hohem Maße eliminiert werden. Daher kann ein Empfängersystem mit stabilen und guten Ansprechcharakteristiken mit einer einfachen Hardwarekonfiguration verwirklicht werden.

Claims

1. Bildempfängersteuergerät, umfassend:

eine steuerbare analoge Klemmeinrichtung (30) zum Klemmen eines Eingangsvideosignals, welches Klemm- und Verstärkungsreferenzpegel enthält, an einen vorbestimmten Gleichstrompegel; und einen A/D-Wandler (31), der mit dem Ausgang der Klemmeinrichtung (30) verbunden ist und mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz betrieben wird, um über einen vorbestimmten Zeitraum eine Sequenz von Datenabfragewerten bereitzustellen,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein digitales Filter (32), das mit dem A/D-Wandler (31) verbunden ist und von einem Zeitgebersignalgenerator (33) getaktet wird, eine alternierende Sequenz von Durchschnittssummen-

und -differenz- (x&sub1;-x&sub2;) -daten von benachbarten Datenabfragewerten am Ausgang des A/D-Wandlers (31) bereitstellt, wobei der Zeitgebersignalgenerator (33) mit dem Eingangsvideosignal synchronisiert ist; ein RAM (35) die Durchschnittssummen- und -differenzdaten für jedes Halbbild des Eingangsvideosignals speichert;

eine CPU (38) die Durchschnittssummendaten, die für jedes halbbild in dem RAM (35) gespeichert sind, verarbeitet, um einen Fehler zu bestimmen, der für die Erzeugung eines Klemmpegelsignals verwendet wird, wobei der Fehler eine Verschiebung von einem Referenz- oder mittleren Pegel in den gespeicherten Durchschnittssummendaten für das Halbbild darstellt; wobei das Klemmpegelsignal über einen ersten D/A-Wandler (39) der analogen Klemmeinrichtung (30) zugeführt wird; wobei die CPU (38) ferner die Differenzdaten, die in dem RAM (35) für jedes Halbbild gespeichert sind, verarbeitet, um den Durchschnitt der Absolutwerte der gespeicherten Differenzdaten zu bestimmen, welche Durchschnittsabsolutwerte einem Rauschpegel in dem Videoeingangssignal entsprechen, welcher Rauschpegel zur Erzeugung eines Rauschreduzierungssignals verwendet wird, das einem Ausgangsanschluß (41) der CPU (38) zugeführt wird;

ein Zähler (36), der von dem Zeitgebersignalgenerator (33) getaktet ist, den RAM (35) adressiert;

ein Datenselektor (34) entweder die Durchschnittssummen- und -differenzdaten von dem digitalen Filter (32) auswählt und dem RAM (35) zuführt, oder Daten von dem RAM (35) auswählt und einem mit der CPU (38) verbundenen Datenbus (382) zuführt; und

ein Adresselektor (37) eine Adresse entweder von dem Zähler (36) oder von einem mit der CPU (38) verbundenen Adressbus (381) auswählt und die ausgewählte Adresse dem RAM (38) zuführt, um die CPU (38) in die Lage zu versetzen, die jeweiligen Daten zu verarbeiten, um das Klemmpegelsignal und das Rauschreduzierungssignal zu erzeugen.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei welchem der Zeitgebersignalgenerator (33) die Arbeitsfrequenz des digitalen Filters (32) in Übereinstimmung mit einem ganzzahligen Vielfachen des Abtastzeitraumes des A/D-Wandlers (31) steuert.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die CPU (38) die in dem RAM (35) gespeicherten Durchschnittssummendaten verarbeitet, um so ein Verstärkungssteuerungssignal abzuleiten, welches Verstärkungssteuerungssignal über einen zweiten D/A-Wandler (40) dem A/D-Wandler (31) zugeführt wird.

4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die CPU (38) ferner die in dem RAM (35) gespeicherten Daten integriert, um den Verschiebungsfehler zu entfernen, und ein entsprechendes Signal über den ersten D/A-Wandler (39) der analogen Klemmeinrichtung (30) zuführt.

5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Absolutwerte der Differenzdaten einer Begrenzerverarbeitung (43) unterzogen werden, bevor sie einer temporalen Filterverarbeitung (44) und einer Hysteresequantisierungsverarbeitung (45) unterzogen werden, um Rauschreduzierungssignale mit quantisierten Pegeln zu erhalten.

6. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter enthaltend eine Einrichtung zur Aktualisierung des Rauschreduzierungssignals in Synchronität mit einem Szenenwechsel in dem Eingangsvideosignal.