DE69316147T2

DE69316147T2 - Farbsignalaperturkorrektursystem mit automatisch ausgewähltem Quellensignal

Info

Publication number: DE69316147T2
Application number: DE69316147T
Authority: DE
Inventors: Lee Robert Dischert; Robert Joseph Topper
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: JPH06197364A; DE69316147D1; JP3297168B2; US5298981A; EP0593962A1; EP0593962B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung einer Aperturkorrektur an Farbsignalen, die in einer Farbvideokamera oder in einer Farbvideosignal- Verarbeitungseinrichtung erzeugt werden. Insbesondere betrifft sie eine Einrichtung, welche den Farbgehalt einer Szene, repräsentiert durch die Videosignale, überwacht und automatisch eines oder mehrere der Farbkomponentensignale auswählt, welches als Quellensignal für das Aperturkorrektursystem dient.
Bei der Videosignalverarbeitung ist eine Aperturkorrektur, auch Konturkorrektur oder Entzerrung genannt, eine Techriik, durch welche Videosignale verarbeitet werden, um Hochfrequenzkomponenten gegenüber Niederfrequenzkomponenten zu betonen. Der erzeugte Effekt kompensiert die Strahl- oder Pixelgröße (Apertur).
Hochfrequenzkomponenten in Videosignalen entsprechen den Kanten von Objekten im Bild. Eine Szene, die viele kleine scharf definierte Objekte enthält, wird durch Videosignale repräsentiert, die höhere Frequenzkomponenten aufweisen als bei einer Szene, die große, kaum definierte Objekte enthält. Die Signalentzerrung wird aus zwei Gründen durchgeführt: Um die Aperturverzerrung in der Videokamera oder der Videoanzeigevorrichtung zu kompensieren und um den Kanten in einem Videobild eine zusätzliche Betonung hinzuzufügen.
Der Ausdruck Aperturverzerrung oder "Apertur-Rolloff" betrifft jede Eigenschaft der Videokamera oder des Videoanzeigegerätes, welche die minimale Größe eines Pixels unerwünscht steigert. Für eine Videokamera umfaßt dies die Verzerrung, die erzeugt wird durch optische Elemente der Kamera, die durch die Bilderzeugungsvorrichtung hervorgerufenen physikalischen Beschränkungen der Pixelgröße und jeden Niederpaß-Filtereffekt der elektronischen Bestandteile der Kamera. Signalverarbeitungsschritte, welche diese Art von Verzerrung verringern, werden oft als Aperturkorrektur bezeichnet.
Psycho-optische Experimente, die in den frühen Tagen des Farbfernsehens durchgeführt wurden, demonstrierten, daß Menschen Bilder mit klar definierten Kanten angenehmer finden als diejenigen mit schlecht definierten Kanten. Demgemäß gestatten es die meisten Videokameras und die meisten Femsehempfänger, die heutzutage verwendet werden, daß Hochfrequenzkomponenten der Videosignale in der Amplitude hochverstärkt oder "entzerrt" ("peaked") werden, und zwar in Relation zu den Niederfrequenzkomponenten. Dieser Korrekturtyp wird als Entzerren ("Peaking") oder Konturkorrektur bezeichnet.
Bei den meisten heutzutage verwendeten Videosignalstandards werden die Hochfrequenzkomponenten des Bildes vollständig durch das Luminanzsignal repräsentiert. Folglich ist die Aperturkorrektur oder das Entzerren ein Verfahrensschritt, der auf das Luminanzsignal oder gleichmäßig auf jedes der Primärfarbensignale angewendet wird.
Herkömmliche Videosignalverarbeitungssysteme erfassen hohe Frequenzen im Videosignal durch das Überwachen eines der roten (R), grünen (G) oder blauen (B) Primärfarbensignale. Da das grüne Videosignal im allgemeinen die meiste Energie für das Luminanzsignal beiträgt, wird es als Quellensignal für die Aperturkorrektur gewählt.
Ein einzelnes Videosignal wird anstelle einer Kombination von zweien oder dreien der Signale R, G und B ausgewählt, um zu verhindern, daß fehlregistrierte Abschnitte des Bildes betont werden. Wenn beispielsweise das Quellensignal für die Aperturkorrekturschaltung eine Kombination aus dem roten Signal und dem grünen Signal ist (z. B. ein gelbes Objekt) und das durch die Kamera erzeugte rote Bild nicht präzise im grünen Bild registriert wird, wurde das durch die Kamera erzeugte Signal sowohl rote als auch grüne betonte Kanten haben und somit die Fehlregistration bzw. -Ausrichtung der Bilder hervorheben. Dies würde als grüne und/oder rote Umrandung um das gelbe Objekt erscheinen.
Ein alternativer Ansatz zur Auswahl des Quellensignals, das durch Aperturkorrekturschaltungen verwendet wird, wird von SONY in deren HDC300-Kamera aus der zweiten Generation verwendet. Bei dieser Kamera kann der Videobediener zwischen einer Kombination der roten, grünen und blauen Signale, der grünen und roten Signale, der grünen und blauen Signale oder aus einem der roten, grünen oder blauen Signale individuell als Quellensignal für die Aperaturkorrekturschaltung wählen. Diese Auswahl gestattet es dem Videobediener, das Videosignal selektiv gemäß den Anforderungen des Programms und der Belichtungs-Direktoren zu wählen.
Ein Problem mit jedem dieser Systeme liegt darin, daß, die Kanten der farbigen Objekte, welche nicht von der ausgewählten Farbe sind, nicht betont werden, wenn ein einzelnes Farbsignal als Quellensignal für die Entzerrungsschaltung verwendet wird. Wenn jedoch mehrere Farbsignale als Quellensignal ausgewählt werden, werden Fehlregistrationsfehler betont.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird bei einer Signalentzerrungsschaltung eingesetzt, welche ihr Quellensignal, basierend auf dem momentanen Inhalt des Videobildsignals, auswählt, um die meisten der Hochfrequenzkomponenten des Bildes zu betonen, während die Betonung von Fehlregistrations-Fehlern vermieden wird. Bei einer als Beispiel angeführten Ausführungsform der Erfindung überwacht die Schaltung erste und zweite der drei Primärfarbsignale, um zu bestimmen, wann die Konturkorrektur eingesetzt wird. Wenn keine Niederfrequenzinformation erfaßt wird, wird ein Signal, das die Differenz zwischen den beiden Primärfarbsignalen repräsentiert, die Hochfrequenzinformation aus diesem Kanal, verstärkt und auf alle primären Farbsignale aufgegeben. Wenn jedoch eine Niederfrequenzinformation im Differenzsignal erfaßt wird, wird eine Kombination der ersten und zweiten Primärfarbsignale verwendet, um das Entzerrungssignal zu erzeugen. In jedem Fall wird das Entzerrungssignal (peaking signal) in gleicher Weise auf jedes der drei Signale angewandt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt die Schaltung eine separate Vertikalkonturkorrekturschaltung und eine Horizontalkonturkorrekturschaltung, wobei die Vertikalkonturkorrekturschaltung das erste Primärfarbensignal als Quellensignal verwendet, während die Horizontalkonturkorrekturschaltung entweder das erste Primärfarbsignal oder eine Kombination des ersten und des zweiten Primärfarbsignals als Quellensignal, abhängig von dem Szeneninhalt, verwendet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt das System eine Aperturkorrekturschaltung, welche Hochfrequenzverzerrungen in einem Videobildsignal kompensiert, das von einer Kamera erzeugt wird. Diese Schaltung erzeugt ein Aperturkorrektursignal, welches zu den horizontalen und vertikalen Kontursignalen hinzugefügt wird, um ein Entzerrungssignal zu erzeugen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaft dargestellten Farbvideokamera, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt.
Figur 2a ist ein Blockdiagramm einer beispielhaft angeführten Apertursignalerzeugungsschaltung, die zur Verwendung mit der Kamera, die in Figur 1 gezeigt ist, geeignet ist.
Figur 2b ist ein Blockdiagramm, teilweise in Form eines logischen Diagramms, einer Entscheidungsvorrichtung, die zur Verwendung bei der Schaltung nach Fig. 2a geeignet ist.
Figur 2c und 2d sind Graphen für die Signalamplitude über der Zeit, welche zur Erläuterung des Ablaufes nach den Figuren der Schaltungen nützlich sind, die in den Figuren 2a und 2b gezeigt sind.
Figur 3 ist ein Blockdiagramm einer alternativen Apertursignalerzeugungsschaltung, die zur Verwendung in der Kamera nach Fig. 1 geeignet ist.
Figur 4 ist ein Blockdiagramm, teilweise in Form eines logischen Diagramms, von kombinierten horizontalen und vertikalen Apertur- und Kontursignalerzeugungsschaltungen, die zur Verwendung in der in Figur 1 gezeigten Kamera geeignet sind.

Detaillierte Beschreibung

Bei der in Figur 1 gezeigten Beispielskamera stellt ein CCD-Bilderzeuger 110 rote (R), grüne (G) und blaue (B) Signale zur Verfügung, die ein Farbbild repräsentieren. Der CCD-Bilderzeuger 110 kann beispielsweise eine herkömmliche CCD-Matrix mit einem integralen Farbfiltermosaik und eine Schaltung aufweisen, welche die Signale verarbeitet, die durch die CCD-Matrix zur Verfügung gestellt werden, um getrennte rote, grüne und blaue Farbsignalkomponenten zu erzeugen.
Die analogen roten, grünen und blauen Signale, die vom CCD-Bilderzeuger 110 bereitgestellt werden, werden auf einen Analog/Digital-Wandler (ADC) 112 aufgegeben, welcher jeweils digital abgetastete rote R', grüne G' und blaue B' Farbsignale erzeugt. Die digitalisierten Farbsignale, die vom ADC 112 bereitgestellt werden, werden an die Farbbalanceschaltung 114 angelegt. Die Schaltung 114 stellt automatisch Verstärkungsfaktoren ein, die auf die jeweiligen Digitalsignale aufgegeben werden, so daß das hellste Objekt im Kamerasichtfeld auf dem reproduzierten Bild weiß erscheinen wird. Die Farbbalancekalibrierung wird einmal während der anfänglichen Kameraeinstellung durchgeführt. Die Verstärkungsfaktoren, die bei diesem Kalibrierungsschritt ermittelt werden, werden jedoch auf die R'-, G'- und B'-Signale aufgebracht, die durch den ADC 112 bereitgestellt werden, und zwar während der verbleibenden Normalbildverarbeitung. Wenn ein Signal den maximalen Amplitudenwert überschreitet, welcher durch einen Digitalsignalwert repräsentiert werden kann, beispielsweise 255 für ein 8-Bit-Digitalsample, beschrärikt die Farbbalanceschaltung 114 den Wert des Signais auf den maximalen Digitaiwert.
Die von der Farbbalanceschaltung 114 zur Verfügung gestellten roten, grünen und blauen Farbsignale (Rb, Gb und Bb) werden parallel auf die Farbkorrekturschaltung 118 und auf einen Apertursignalgenerator 124 aufgegeben. Die Farbkorrekturschaltung 118 kann beispielsweise die Farbsignale Rb, Gb und Bb verarbeiten, die von der Schaltung 114 zur Verfügung gestellt werden, um farbverschobene rote, grüne und blaue Signale zu erzeugen, welche korrekte Bildfarbtöne auf einer Zielbildvorrichtung herstellen. Die Schaltung 118 konvertiert die Farben, die von den im CCD- Bilderzeuger 110 verwendeten Farbfiltern weitergegeben werden, zu Signalen, welche die Bildfarben korrekt unter einem Zielvideostandard (z.B. NTSC, PAL oder SECAM) reproduzieren werden.
Die korrigierten Farbsignale, die durch die Schaltung 118 bereitgestellt werden, werden auf die Gammakorrekturschaltung 120 aufgegeben. Die Gammakorrekturschaltung 120 bringt eine nicht lineare Transferfunktion auf die korrigierten roten, grünen und blauen Farbsignale auf, die durch die Schaltung 118 hergestellt werden, um Signale bereitzustellen, welche geeignete Graustufenbilder unter einem Zielvideostandard (z.B. NTSC, PAL oder SECAM) erzeugen.
Die Ausgangssignale, die aus der Gammakorrekturschaltung 120 zur Verfügung gestellt werden, werden über ein Verzögerungselement 122 verzögert, welches Signalverarbeitungsverzögerungen durch den Apertursignalgenerator 124 kompensiert, und sie werden dann auf jeweilige Addierer 126, 128 und 130 aufgegeben. Die anderen Eingangssignale für jeden Addierer 126, 128 und 130 sind Entzerrungssignale, die durch den Apertursignalgenerator 124 erzeugt werden. Dieses Entzerrungssignal (peaking signal) ist ein Hochfrequenzsignal, welches zu allen Komponentenfarbsignalen hinzuaddiert wird. Der Effekt dieser Operation ist es, die Hochfrequenzkomponenten im Bildsignal gegenüber den Niederfrequenzkomponenten zu betonen.
Bei der beispielhaft angeführten NTSC-Kamera, die in Figur 1 gezeigt ist, wird das Signal PEAK in gleichen Anteilen auf die jeweiligen roten, grünen und blauen Farbsignale aufaddiert. Auf diese Weise verarbeitet, dient das Signal PEAK dazu, die Hochfrequenzkomponenten des Bildes als Monochromsignal zu betonen. Dies bedeutet, daß der erzeugte Effekt hauptsächlich im Luminanzsignal Y sichtbar ist, das durch die Kamera erzeugt wird.
Die Ausgangssignale (R", G" und B") der Addierer 126, 128 und 130 werden auf eine Matrix 132 aufgegeben, welche das Luminanzsignal Y und zwei Farbdifferenzsignale, I und Q erzeugt, und zwar aus den drei Primärfarbsignalen R", G" und B".
Die Figur 2a ist ein Blockdiagramm des ersten beispielhaft dargestellten Apertursignalgenerators 124. Bei der in Figur 2a gezeigten Schaltung wird das Grünsignal (G) auf einen Hochpaßfilter (HPF) 210 aufgegeben, und auf einen Eingang einer Entscheidungsvorrichtung 216. Das Rotsignal (R) wird auf den HPF 212 und auf einen zweiten Eingang der Entscheidungsvorrichtung 216 aufgegeben. Das hochpaßgefilterte Grünsignal, das von dem HPF 210 bereitgestellt wird, wird auf einen Eingang eines Multiplexers 218 und auf einen Eingang eines Addierers 214 aufgegeben. Der andere Eingang des Addierers 214 ist so gekoppelt, daß er das hochpaßgefilterte rote Videosignal aufnimmt, das durch den Filter 212 bereitgestellt wird. Das Ausgangssignal des Addierers 214 wird auf den zweiten Signaleingang des Multiplexers 218 aufgegeben. Der Multiplexer 218 wird durch ein Signal CONT gesteuert, das durch die Entscheidungsvorrichtung 216 bereitgestellt wird, um entweder das hochpaßgefilterte grüne Farbsignal oder die Summe der hochpaßgefilterten grünen und roten Signale als Ausgangssignal PEAK weiterzugeben. Die Entscheidungsvorrichtung 216 vergleicht die roten und grünen Farbsignale, um das Signal CONT zu erzeugen. Wenn die Amplitude des grünen Signals ungefähr gleich der des roten Signals ist, stellt das Signal CONT den Multiplexer 218 so ein, daß er das hochpaßgefilterte grüne Farbsignal als Signal PEAK weitergibt. Wenn jedoch das hochpaßgefilterte grüne Farbsignal als Signal PEAK weitergibt. Wenn jedoch eine merkliche Differenz der Amplituden des roten und des grünen Farbsignals vorliegt, stellt das Steuersignal CONT den Multiplexer 218 so ein, daß er die Summe der hochpaßgefilterten grünen und roten Signale als Signal PEAK weitergibt bzw. durchlässt.
Durch das Weitergeben lediglich des hochpaßgefilterten Grünsignals bei Fällen, wo die Amplituden der roten und grünen Primärfarbsignale beide signifikante Amplituden haben, vermeidet die in Figur 2a gezeigte Schaltung das Betonen von Fehlregistrationen im Bild. Durch das Weitergeben der kombinierten Hochfrequenzkomponenten der roten und grünen Farbsignale in Fällen, wo entweder die rote Signalamplitude wesentlich größer ist als die grüne Signalamplitude oder umgekehrt, gestattet die in Figur 2a gezeigte Schaltung, daß Kanten in sowohl den roten Objekten als auch in den grünen Objekten betont werden können.
Die kombinierten roten und grünen Hochfrequenzsignale wurden als das alternative Entzerrungssignal ausgewählt, um Umschaltspitzen zu vermeiden, welche auftreten können, wenn ein vollständig unterschiedliches Signal (z.B. rot) als Entzerrungssignal gewählt wird. Die in Figur 2a gezeigte Schaltung macht keinen Versuch, das Luminanzsignal, basierend auf dem blauen Farbsignal zu entzerren, da sehr wenig von der Luminanzinformation (d.h. 11 %) im blauen Farbsignal weitergegeben wird.
Die Figur 2b zeigt beispielhaft eine Schaltung, die zur Verwendung als Entscheidungsvorrichtung 216 geeignet ist. Bei dieser Schaltung werden die grünen und roten Farbsignale auf die entsprechenden Niederpaßfilter (LPF) 220 und 222 aufgegeben. Das niederpaßgefilterte rote Farbsignal wird vom niederpaßgefilterten grünen Farbsignal durch einen Subtrahierer 224 subtrahiert. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 224 wird auf eine Invertierungsschaltung 226 aufgegeben und direkt auf einen Vergleicher 230. Das Ausgangssignal der Invertierungsschaltung 226 wird auf einen zweiten Vergleicher 228 aufgegeben. Jeder der Vergleicher 228 und 230 ist so gekoppelt, daß er ein von außen bereitgestelltes Schwellensignal erhält. Der Zustand ist, wenn das G-R-Signal, das durch den Subtrahierer 224 bereitgestellt wird, geringer ist als der Schwellenwert, und im anderen Fall auf einem hohen logischen Zustand. Anders herum ist das Ausgangssignal des Vergleichers 228 in einem niederen logischen Zustand, wenn das invertierte G-R-Signal geringer ist als der Schwellenwert, und ansonsten in einem hohen logischen Zustand. Die Ausgangssignale der Vergleicher 228 und 230 werden durch ein OR-Gate 232 in einen logischen ODER-Zustand versetzt, um das Steuersignal CONT zu erzeugen.
Die Entscheidungsvorrichtung 216 vergleicht niederpaßgefilterte rote und grüne Signale, um die Kanten zu verbreitern bzw. auszudehnen, so daß, wenn es gewünscht ist, das Entzerrungssignal umzuschalten, das Umschalten vor und/oder nach der Kante stattfindet, die entzerrt werden soll.
Die Funktionsweise der in Figur 2b gezeigten Schaltung wird durch die Wellenformen dargestellt, die in den Figuren 2c und 2d gezeigt sind. Die Wellenform 250 in Figur 2c stellt einen Übergang von rot nach grün dar, der zur Zeit T&sub2; auftritt. Wie in der Figur gezeigt ist, hat das gefilterte G-R-Signal diesen Übergang verbreitert bzw. ausgedehnt, so daß er zu einer Zeit T&sub1; vor der Zeit T&sub2; beginnt, wenn das gefilterte G-R-Signal größer ist als die negative Schwelle, und zu einer Zeit T&sub3; nach der Zeit T&sub2; endet, wenn G-R größer ist als die positive Schwelle. Das durch die in Figur 2b gezeigte Schaltung erzeugte Signal CONT ist in Figur 2d dargestellt. Dieses Signal hat einen hohen logischen Wert vor der Zeit T&sub1;, da die Amplitude der negativen Schwelle größer ist als die Amplitude des gefilterten G-R-Signals. Zur Zeit T&sub1; ist das G-R-Signal größer als der negative Schwellenwert und deshalb wird das Signal CONT logisch niedrig. Zur Zeit T&sub3; ist die Amplitude des gefilterten G-R- Signals größer als die positive Schwelle, was bewirkt, daß das Signal CONT wieder logisch hoch wird. Nach der Zeit T&sub3; bleibt das Signal CONT logisch hoch, da die Amplitude des gefilterten G-R-Signals größer ist als diejenige des positiven Schwellensignals.
Für einen Übergang von grün nach rot ist das Signal CONT logisch niedrig, sowohl
Für einen Übergang von grün nach rot ist das Signal CONT logisch niedrig, sowohl vor als auch nach dem Übergang, und zwar während des Intervalls, in dem das Signal (G-Y) geringer ist als die positive Schwelle und größer als die negative Schwelle.
Bei den beispielhaft dargestellten Ausführungsformen der Erfindung kann der Schwellenwert oder die Schwellenwerte durch den Kamerabediener basierend auf den Szeneninhalt und den gewünschten künstlerischen Effekt eingestellt werden. Für Bilder mit wenig oder keiner Farbe kann es wünschenswert sein, einen relativ hohen Schwellenwert zu verwenden, während für farbreiche Bilder die Verwendung eines niedrigen Schwellenwerts wünschenswert sein kann.
Die Figur 3 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, welche entweder das hochpaßgefilterte grüne Farbsignal, eine Kombination der hochpaßgefilterten grünen und roten Signale oder eine Kombination der hochpaßgefilterten grünen, roten und blauen Signale als Entzerrungssignal PEAK zur Verfügung stellt. Die in Figur 3 gezeigte Schaltung kann so betrachtet werden, daß sie zwei Bestandteile aufweist. Ein erster Teil erzeugt eine Entzerrungssignalkomponente aus den roten und blauen Farbsignalen und ein zweiter Teil kombiniert dieses Entzerrungssignal mit einem Entzerrungssignal, das aus dem grünen Farbsignal erzeugt wird, um das Ausgangsentzerrungssignal PEAK zu erzeugen. Der erste Teil der in Figur 3 gezeigten Schaltung umfaßt HPF 314, LPF 316, HPF 318, LPF 320, den Addierer 322, die Entscheidungsvorrichtung 324 und den Multiplexer 326. Diese Schaltung arbeitet auf dieselbe Weise wie der Apertursignalgenerator, der in den Figuren 2a und 2b gezeigt ist. Der Deutlichkeit halber sind die LPF's 316 und 320 so dargestellt, daß sie getrennt von der Entscheidungsvorrichtung 324 in Figur 3 vorliegen. Ein Schwellenwert TH1 wird auf die Entscheidungsvorrichtung 324 aufgegeben.
Das Ausgangssignal des Multiplexers 326 ist das hochpaßgefilterte Rotsignal, wenn die Differenz zwischen den roten und blauen Signalamplituden geringer ist als der Schwellenwert TH1, und es ist eine Kombination der hochpaßgefilterten roten und blauen Farbsignale, wenn die Differenz zwischen den roten und blauen Signalen außerhalb des Bereichs liegt, der vom Schwellenwert TH1 definiert wird. Dieses Ausgangssignal wird auf einen Eingang eines Addierers 328 aufgegeben, dessen anderer Eingang so gekoppelt ist, daß er das hochpaßgefilterte grüne Signal aufnimmt, das durch einen Filter 310 bereitgestellt wird. Das niederpaßgefilterte Grünsignal, bereitgestellt durch einen Filter 312, wird auf einen Signaleingang einer Entscheidungsvorrichtung 330 aufgegeben. Der andere Signaleingang der Entscheidungsvorrichtung 330 ist so gekoppelt, daß er das niederpaßgefilterte rote Farbsignal aufnimmt, das durch LPF 316 bereitgestellt wird. Ein Schwellenwert TH2 wird auf die Entscheidungsvorrichtung 330 aufgegeben.
Das hochpaßgefilterte Grünsignal, das durch den Filter 310 bereitgestellt wird und das kombinierte hochpaßgefilterte Signal, das durch den Addierer 328 bereitgestellt wird, werden auf zwei Signaleingänge eines Multiplexers 332 aufgegeben. Der Multiplexer 332 wird durch ein Signal CONT" gesteuert, das durch die Entscheidungsvorrichtung 330 bereitgestellt wird. Der Hochpaßfilter 310, der Niederpaßfilter 312, der Addierer 328, die Entscheidungsvorrichtung 330 und der Multiplexer 332 arbeiten in derselben Weise wie der entsprechende Hochpaßfilter 210, der Niederpaßfilter 220, der Addierer 240, die Entscheidungsvorrichtung 216 und der Multiplexer 218, der in den Figuren 2a und 2b gezeigten Schaltung.
Die in Figur 3 gezeigte Schaltung stellt einen leichten Vorteil gegenüber derjenigen, die in Figur 2 gezeigt ist, bereit, da die Hochfrequenzkomponenten des blauen Farbsignals in das Entzerrungssignal eingebunden werden können, während Schritte unternommen werden, um die Betonung von Fehlregistrationen zwischen den roten und blauen Farbsignalen sowie zwischen den roten und grünen Farbsignalen zu verhindern.
Die Figur 4 ist ein Blockdiagramm einer Apertursignalerzeugungsschaltung, die zur Verwendung in einer Hochdefinitions-Fernsehkamera geeignet ist, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt. Das Entzerrungssignal, das durch diese Schaltung hergestellt wird, hat zwei Komponenten. Die erste Komponente ist ein herkömmliches Entzerrungssignal, wie dasjenige, das durch die Schaltung erzeugt wird, die in den Figuren 2a und 2b gezeigt ist. Diese Komponente verwendet das grüne Farbsignal oder das rote Farbsignal plus das grüne Farbsignal, um ein Entzerrungssignal zu erzeugen, welches Komponenten des Luminanzsignals in einem Frequenzband betont, das um die 16 Megahertz (MHz) herum liegt. Um diese Komponente von der anderen Komponente des Entzerrungssignals zu unterscheiden, wird sie im weiteren als Kontursignal bezeichnet.
Die andere Komponente des Entzerrungssignals kompensiert Hochfrequenzverzerrungen in den Signalen, die durch die Kamera erzeugt werden. Die Frequenz- Ansprecheigenschaft der Kamera ist durch die minimale Punktgröße begrenzt, welche auf dem Bilderzeuger erreicht werden kann. Dies kann durch Faktoren beeinflußt werden, wie die Größe der Pixel und die Qualität des optischen Systems, das in der Kamera verwendet wird. Diese Komponente des Entzerrungssignals wird verwendet, um die Frequenz-Ansprecheigenschaften der Kamera abzuflachen, um diese Hochfrequenzverzerrungen zumindest teilweise zu kompensieren. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform dieser Erfindung wird diese Komponente des Entzerrungssignals lediglich aus den Hochfrequenzkomponenten des grünen Signals erzeugt und dient dazu, die Komponenten des Luminanzsignals in einem Frequenzband um die 24 MHz zu betonen. Bei der folgenden Beschreibung wird diese Komponente des Entzerrungssignals als Aperturkomponente bezeichnet.
Die in Figur 4 gezeigte Schaltung ersetzt den Apertursignalerzeuger 124 und die Teile des Kompensations-Verzögerungselementes 122, welche die grünen und roten Farbsignale verzögern. Bei diesem Schaltkreis wird das grüne Farbsignal auf ein Verzögerungselement 410 aufgegeben, welches, zusammen mit dem Verzögerungselement 412, den Addierern 414 und 418 und einem Subtrahierer 416, einen finiten Impulsansprechfilter (FIR) bildet. Wie in der Technik bekannt ist, bildet die Kombination von zwei seriell verbundenen Verzögerungselementen 410 und 412 mit dem Addierer 414 in der in Figur 4 gezeigten Konfiguration einen Niederpaßfilter mit einer Frequenz-Ansprecheigenschaft, welche in einer z-Transformnotation durch das Polynom 1 + z&supmin;² dargestellt werden kann. Dieses Signal wird durch einen Subtrahierer 416 vom verzögerten grünen Farbsignal subtrahiert, das durch das Verzögerungselement 410 bereitgestellt wird.
Diese Kombination der Verzögerungselemente 410 und 412, des Addierers 414 und des Subtrahierers 416 bildet einen Hochpaßfilter Die Frequenz-Ansprecheigenschaft dieses Filters kann in z-Transformnotation durch das Polynom -1 + 2z&supmin;¹ - z&supmin;² dargestellt werden. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform der Erfindung bildet dies eine Hochpaßeigenschaft mit einer Spitze bei 24 MHz Somit ist das Signal des Subtrahierers 416 ein hochpaßgefiltertes grünes Farbsignal.
Das Ausgangssignal des Addierers 414 wird ebenfalls auf das verzögerte grüne Farbsignal aufgegeben, das durch das Verzögerungselement 410 bereitgestellt wird, und zwar im Addierer 418, um ein niederpaßgefiltertes Ausgangssignal zu erzeugen. Die Kombination der Verzögerungselemente 410 und 412 und der Addierer 414 und 418 in der in Figur 4 gezeigten Konfiguration ist ein Niederpaßfilter mit einer Frequenz-Ansprecheigenschaft, welche durch das Polynom 1 + 2z&supmin;¹ + z&supmin;² dargestellt wird. Das Ausgangssignal des Verzögerungselements 412 wird ebenfalls auf ein kompensierendes Verzögerungselement 420 aufgegeben. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform der Erfindung stellt das Verzögerungselement 420 eine Verzögerung eines horizontalen Linienintervalls (1H) zur Verfügung. Das Ausgangssignal dieses Verzögerungselementes ist ein grünes Farbvideosignal GOUT, welches verzögert worden ist, um Verarbeitungsverzögerungen durch die Apertursignalerzeugungsschaltung zu kompensieren.
Das grüne Farbsignal, das durch das Verzögerungselement 420 bereitgestellt wird, wird ebenfalls auf einen FIR-Hochpaßfilter aufgegeben, welcher durch die Verzögerungselemente 424 und 426, den Addierer 432 und den Subtrahierer 434 gebildet wird. Dieser Hochpaßfilter hat eine Frequenz-Ansprecheigenschaft, welche in z-Transformnotation durch das Polynom -1 + 2z&supmin;² - z&supmin;&sup4; dargestellt werden kann.
Das Ausgangssignal des Subtrahierers 434 ist ein hochpaßgefiltertes grünes Farbvideosignal mit einer Spitze bei 12 MHz. Dieses Signal wird als Grünkomponente des horizontalen Kontursignals verwendet.
Wie oben beschrieben, ist das Signal, das am Ausgang des Verzögerungselements 422 bereitgestellt wird, ein hochpaßgefiltertes Signal mit einem Spitzenwert bei 24 MHz. Dieses Signal ist die Aperturkomponente des Entzerrungssignals. Es wird auf einen Eingang eines Multiplizierer 450 aufgegeben, dessen anderer Eingang so gekoppelt ist, daß er ein Signal AGAIN empfangt. Dieses Signal skaliert das horizontale Apertursignal zur Herstellung eines Entzerrungssignals, welches, wenn es zu den Farbvideosignalen addiert wird, die Hochfrequenzverzerrung in den Videosignalen kompensiert, die durch die Kamera bereitgestellt werden. Das resultierende Signal scheint durch eine Kamera erzeugt worden zu sein, die eine gewünschte flache Frequenz-Ansprecheigenschaft hat.
Das Ausgangssignal des Multiplizierer 450 wird auf einen Eingang eines Addierers 456 aufgegeben, dessen anderer Eingang so gekoppelt ist, daß er das Kontursignal, wie es im weiteren beschrieben wird, aufnimmt. Das Ausgangssignal des Addierers 456 ist das Signal PEAK, das durch den Apertursignalgenerator 124 bereitgestellt wird.
Das niederpaßgefilterte grüne Farbsignal, das durch den Addierer 418 bereitgestellt wird, wird auf einen Niederpaßfilter aufgegeben, welcher die Verzögerungselemente 428 und 430 und die Addierer 436 und 438 umfaßt. Diese Komponenten bilden einen Filter, welcher eine Niederpaß-Frequenz-Ansprecheigenschaft hat, die durch das z- Transformpolynom 1 + 2z&supmin;¹ + 3z&supmin;² + 4z&supmin;³ + 3z&supmin;&sup4; + 2z&supmin;&sup5; +z&supmin;&sup6; wiedergegeben wird. Das Ausgangssignal dieses Filters wird durch den Addierer 438 bereitgestellt. Dieses Signal wird einem vertikalen Hochpaßfilter aufgegeben, welcher 1H-Verzögerungselemente 440 und 442, den adderer 444 und den Substrahierer 446 umfaßt. Das Ausgangssignal, das durch diesen Filter zur Verfügung gestellt wird, das Ausgangssignal des Subtrahierers 446, ist ein vertikales Kontursignal. Es stellt entzerrte Verfügung. Dieses Signal wird auf das grüne Horizontal-Kontursignal mittels des Addierers 448 aufaddiert. Das grüne Kontursignal, das durch den Addierer 448 bereitgestellt wird, wird auf einen Eingang eines Addierers 452 aufgegeben. Der andere Eingang des Addierers 452 ist so gekoppelt, daß er ein rotes Kontursignal empfangt, welches durch eine unten beschriebene Schaltung erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Addierers 452 wird auf einen Eingang eines Multiplizierers 454 aufgegeben, welcher das Kontursignal über einen Wert CGAIN skaliert, um die Konturkomponente des Signals PEAK zu erzeugen.
Um das rote Kontursignal zu erzeugen, wird das rote Farbsignal auf ein kompensierendes 1H-Verzögerungselement 458 aufgegeben. Das Ausgangssignal dieses Verzögerungselementes wird auf einen Niederpaßfilter aufgegeben, welcher die Verzögerungselemente 460, 462 und die Addierer 464 und 468 umfaßt. Diese Komponenten arbeiten auf dieselbe Weise wie die Verzögerungselemente 410, 412 und die Addierer 414 und 418, die oben beschrieben wurden. Somit ist das Ausgangssignal des Verzögerungselements 462 ein verzögertes, aber ungefiltertes rotes Farbsignal und das Ausgangssignal des Addierers 468 ist ein niederpaßgefiltertes rotes Farbsignal.
Das verzögerte rote Signal wird auf einen Hochpaßfilter aufgegeben, welcher die Verzögerungselemente 470 und 472, den Addierer 474 und den Subtrahierer 476 umfaßt. Dieser Filter führt dieselbe Funktion wie der Filter aus, der oben beschrieben wurde und welcher die Verzögerungselemente 424 und 426, den Addierer 432 und den Subtrahierer 434 umfaßt. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 476 ist ein hochpaßgefiltertes rotes Kontursignal, welches eine Spitze bei 16 MHz hat. Dieses Signal wird auf ein Drei-Zustands-Gate 496 aufgegeben, dessen Ausgang an einen Eingang des Addierers 452 gekoppelt ist.
Das Drei-Zustands-Gate 496 wird durch ein Signal, das durch ein NOR-Gate 494 erzeugt wird, gesteuert, um das rote Kontursignal nur dann zu dem grünen Kontursignal hinzuzufügen, wenn die Differenz zwischen den niederpaßgefilterten Kontursignal hinzuzufügen, wenn die Differenz zwischen den niederpaßgefilterten roten und grünen Signalen außerhalb des Bereichs liegt, der durch einen Schwellenwert definiert wird.
Das niederpaßgefilterte grüne Farbvideosignal, das verwendet wird, um dieses Steuerungssignal zu erzeugen, wird durch das Verzögerungselement 440 bereitgestellt. Das niederpaßgefilterte rote Signal wird durch das Aufbringen des Ausgangssignals des Addierers 468 auf den Niederpaßfilter erzeugt, welcher die Verzögerungselemente 478 und 480 und die Addierer 482 und 484 umfaßt. Dieser Filter ist identisch mit dem Niederpaßfilter, der oben beschrieben wurde und die Verzögerungselemente 428 und 430 und die Addierer 436 und 438 umfaßt. Das niederpaßgefilterte rote Farbsignal, das durch den Addierer 484 bereitgestellt wird, wird vom niederpaßgefilterten grünen Farbsignal in einem Subtrahierer 486 subtrahiert. Dieses Signal wird auf einen Eingang eines jeden der beiden Vergleicher 490 und 492 aufgegeben. Der andere Eingang des Vergleichers 492 ist so gekoppelt, daß er das Signal SCHWELLE empfängt, während der andere Eingang des Vergleichers 490 so gekoppelt ist, daß er ein invertiertes Signal SCHWELLE empfängt, das durch einen Inverter 488 bereitgestellt wird. Die Ausgangssignale der Vergleicher 492 und 490 werden mit jeweiligen Eingangsanschlüssen des NOR-Gates 494 gekoppelt.
Wenn die Differenz zwischen dem niederpaßgefilterten grünen Farbsignal und dem niederpaßgefilterten roten Farbsignals geringer ist als der Schwellenwert und größer als der invertierte Schwellenwert, macht das Steuersignal, das durch die Vergleicher 490 und 492 und das NOR-Gate 494 erzeugt wird, das Drei-Zustands-Gate 496 unwirksam, was bewirkt, daß ein Nullwert am Eingang des Addierers 452 aufaddiert wird. In diesem Fall werden alle Entzerrungssignale, einschließlich des Apertursignals und der horizontalen und vertikalen Kontursignale aus dem grünen Farbsignal erzeugt.
Wenn jedoch die Differenz zwischen dem niederpaßgefilterten grünen Farbsignal und dem niederpaßgefilterten roten Farbsignal größer ist als der Schwellenwert oder geringer als der invertierte Schwellenwert, gestattet es das Steuerungssignal, das durch das NOR-Gate 494 erzeugt wird, das das Drei-Zustands-Gate 496 das rote Kontursignal zum Addierer 452 weitergibt. In diesem Fall ist das horizontale Kontursignal die Summe der roten und grünen Kontursignale, das vertikale Kontursignal und das Apertursignal werden aus dem grünen Farbsignal ermittelt.
Es ist anzunehmen, daß Durchschnittsfachleute unter Verwendung der oben gelehrten Technik die Schaltungen in den Figuren 1 bis 4 durch das Hinzufügen von Schaltungselementen zum Apertursignalgenerator, gezeigt in Figur 4, von Schaltungen zur Erzeugung eines roten Vertikalkontursignais und eines roten Apertursignals modifizieren können. Diese Signale können selektiv unter Verwendung von Entscheidungsvorrichtungen des in Figur 2b gezeigten Typs kombiniert werden, um eine allgemeinere Entzerrungsschaltung herzustellen, in welcher sowohl horizontale als auch vertikale Konturen adaptiv durch entweder das grüne Farbsignal oder eine Kombination des grünen und roten Farb-Differenzsignals eingestellt werden.
Zusätzlich ist anzunehmen, daß das blaue Farbsignal als Quellensignal für die Apertursignalerzeugungsschaltung mit einbezogen werden kann, und zwar unter Verwendung von Techniken, die denjenigen entsprechen, die in Figur 3 gezeigt sind.
Während die Erfindung anhand von digitalen Ausführungen beschrieben worden ist, ist anzunehmen, daß sie unter Verwendung analoger Schaltungen durchgeführt werden kann, beispielsweise unter Verwendung von ladungsgekoppelten Vorrichtungen für die verschiedenen Verzögerungselemente, die in Figur 4 gezeigt sind, Operationsverstärkern für die Subtrahierer und Aufsummierverbindungen für die Addierer. Die Multiplizierer 450 und 454 können durch die Verwendung von Potentiometern oder Doppelquadrantmultiplizierern eingebracht werden.
Während die Erfindung anhand von einigen beispielhaft dargestellten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist anzunehmen, daß sie, wie oben umrissen, mit Variationen innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

1.Videosignal-Verarbeitungseinrichtung, die mindestens ein erstes und ein zweites Farbinformationssignal verarbeitet, um ein adaptives Ausgangs- Spitzensignal zu erzeugen, wobei die Einrichtung umfaßt:

eine erste Filtereinrichtung (210, 310), um eine Hochpaß-Frequenzcharakteristik auf das erste Farbinformationssignal aufzubringen, um ein erstes Spitzensignal herzustellen;

eine zweite Filtereinrichtung (212, 214), um eine Hochpaß-Frequenzcharakteristik auf das zweite Farbinformationssignal aufzubringen, um ein zweites Spitzensignal zu erzeugen;

eine Vergleichseinrichtung (216, 330) zur Erzeugung eines Regelungssignals, welches in einem ersten Zustand ist, wenn eines der Farbinformationssignale sich in seiner Stärke von anderen der Farbinformationssignale um weniger als einen vorbestimmten Schwellenwert unterscheidet, und welches ansonsten in einem zweiten Zustand ist;

eine Auswahleinrichtung (218,332) zur Bereitstellung des ersten Spitzensignals als Ausgangsspitzensignal, wenn das Regelungssignal in dem ersten Zustand ist, und zum Bereitstellen einer Kombination des ersten und zweiten Spitzensignals als Ausgangsspitzensignal, wenn das Regelungssignal in dem zweiten Zustand ist.

2. Videosignal-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vergleichseinrichtung umfaßt:

eine Filtereinrichtung (220, 222) zum Aufbringen von jeweiligen Tiefpaßcharak-teristiken auf das erste und das zweite Farbinformationssignal, um jeweilige erste und zweite gefilterte Tiefpaß-Farbinformationssignale zu erzeugen;

eine Einrichtung zum Subtrahieren (224) des ersten oder zweiten gefilterten Tiefpaß-Farbinformationssignals vom jeweils anderen, ersten oder zweiten gefilterten Tiefpaß-Farbinformationssignal, um ein Differenzsignal zu erzeugen; und

eine Einrichtung zum Vergleichen (226, 228, 230, 232) des Differenzsignals bezüglich der Größe mit einem vorbestimmten Schwellenwert und zum Einstellen des Regelungssignals auf den ersten Zustand, wenn die Größe des Differenzsignals geringer ist als der Schwellenwert, und auf den zweiten Zustand, wenn die Größe des Differenzsignals größer ist als der Schwellenwert.

3. Videosignal-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, bei der die Videosignal-Verarbeitungseinrichtung sich in einer Videokamera befindet und das erste und das zweite Farbinformationssignal jeweils grüne und rote Videofarbsignale sind.

4. Videosignal-Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Videosignal-Verarbeitungseinrichtung ein erstes, zweites und drittes Farbinformationssignal verarbeitet und die Einrichtung weiter umfaßt:

eine dritte Filtereinrichtungcharakteristik (318) zum Aufbringen einer Hochpaß-Frequenzcharakteristik auf das dritte Farbinformationssignal, um ein drittes Spitzensignal zu erzeugen;

eine weitere Vergleichseinrichtung (324) zum Erzeugen eines weiteren Regelungssignals, welches in einem ersten Zustand ist, wenn entweder das zweite oder das dritte Farbinformationssignal sich in der Größe von dem anderen, zweiten oder dritten Farbinformationssignal um weniger als einen weiterhin vorgegebenen Schwellenwert unterscheidet, und welches ansonsten in einem zweiten Zustand ist;

eine weitere Auswahleinrichtung (326) zum Bereitstellen des zweiten Spitzensignals für die Auswahleinrichtung, wenn das weitere Regelungssignal in dem ersten Zustand ist, und zum Bereitstellen einer Kombination des ersten und zweiten Spitzensignals für die Auswahleinrichtung, wenn das weitere Regelungssignal sich in dem zweiten Zustand befindet.

5. Einrichtung, die mindestens ein erstes und ein zweites Farbinformationssignal verarbeitet, um adaptiv ein Spitzensignal zu erzeugen, mit:

einer ersten Filtereinrichtung (424, 426, 432, 434) zum Aufbringen einer ersten Rochpaß-Frequenzcharakteristik mit einer ersten vorbestimmten Spitzenfrequenz auf das erste und das zweite Farbinformationssignal, um jeweils ein erstes und zweites Kontur-Korrektursignal zu erzeugen;

einer zweiten Filtereinrichtung (410, 412, 414, 416) zum Aufbringen einer zweiten Rochpaß-Frequenzcharakteristik mit einer zweiten vorbestimmten Spitzenfrequenz, die größer ist als die erste vorbestimmte Spitzenfrequenz, auf das erste Farbinformationssignal, um ein Apertur-Korrektursignal zu erzeugen; einer Vergleichseinrichtung (490, 492) zum Erzeugen eines Regelungssignals, das sich in einem ersten Zustand befindet, wenn entweder das erste oder das zweite Farbinformationssignal sich in der Größe von dem jeweils anderen, ersten oder zweiten Farbinformationssignal um weniger als einen vorbestimmten Schwellenwert unterscheidet, und welches ansonsten in einem zweiten Zustand ist;

einer Auswahleinrichtung (448, 452, 496) zur Bereitstellung des ersten Kontur- Korrektursignals als Ausgangssignal, wenn das Regelungssignal sich in dem ersten Zustand befindet, und zum Bereitstellen einer Kombination der ersten und zweiten Kontur-Korrektursignale als Ausgangssignal, wenn das Regelungssignal sich in dem zweiten Zustand befindet; und

einer Einrichtung zum Kombinieren (456) des Ausgangssignals der Auswahleinrichtung und des Apertur-Korrektursignals, um das Spitzensignal zu erzeugen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, die ferner umfaßt:

eine erste Skalierungseinrichtung zum Skalieren des Apertur-Korrektursignals durch einen ersten bedienerdefinierten Faktor, um ein skaliertes Apertur- Korrektursignal bereitzustellen; und

eine zweite Skalierungseinrichtung zum Skalieren des Ausgangssignals der Auswahleinrichtung mittels eines zweiten bedienerdefinierten Faktors, um ein skaliertes Kontur-Korrektursignal bereitzustellen;

wobei die Einrichtung zum Kombinieren des Ausgangssignals der Auswahleinrichtung und des Apertur-Korrektursignals das skalierte Apertur-Korrektursignal mit dem skalierten Kontur-Korrektursignal kombiniert.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die Vergleichseinrichtung umfaßt: eine dritte Filtereinrichtung zum Aufbringen jeweiliger Tiefpaß-Frequenz charakteristiken auf das erste und das zweite Farbinformationssignal, um jeweils erste und zweite gefilterte Tiefpaß-Farbinformationssignale zu erzeugen;

Einrichtungen zum Subtrahieren entweder des ersten oder des zweiten gefilterten Tiefpaß-Farbinformationssignals vom jeweils dem anderen, ersten oder zweiten gefilterten Tiefpaß-Farbinformationssignal, um ein Differenzsignal zu erzeugen; und

Einrichtungen zum Vergleichen des Differenzsignals bezüglich der Größe mit einem vorbestimmten Schwellenwert und zum Einstellen des Regelungssignals in den ersten Zustand, wenn die Größe des Differenzsignals geringer ist als der Schwellenwert, und in den zweiten Zustand, wenn die Größe des Differenzsignals größer ist als der Schwellenwert.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, die ferner eine räumliche Raumfiltereinrichtung zum Erzeugen eines vertikalen Kontursignais aufweist, das Raumfrequenzkomponenten des ersten Farbinformationssignals repräsentiert, welche bezüglich der Frequenz dem ersten Kontur-Korrektursignal entsprechen, aber vertikale Raumfrequenzkomponenten des ersten Farbinformationssignals repräsentieren, und

eine Einrichtung zum Kombinieren des vertikalen Kontursignais mit dem ersten Kontursignal zur Erzeugung eines zusammengesetztes Kontursignals, welches an die Auswahleinrichtung angelegt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der die Einrichtung sich in einer Videokamera befindet und das erste und das zweite Farbinformationssignal jeweils grüne und rote Farb-Videosignale sind.