DE69321016T2

DE69321016T2 - Vorrichtung zum Abschneiden oder Begrenzen eines Farbsignals

Info

Publication number: DE69321016T2
Application number: DE69321016T
Authority: DE
Inventors: Lee Robert Medford New Jersey 08055 Dischert; Thomas James Mount Laurel New Jersey 08054 Leacock
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2013-03-31
Also published as: EP0563877B1; EP0563877A3; EP0563877A2; US5274439A; JP3377243B2; JPH0686312A; DE69321016D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Begrenzen bzw. Limitieren der Amplitude von Farbsignalen in einer Farbfernsehkamera oder einem Farbfernsehsignal-Prozessor. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zum Detektieren bzw. Erkennen, wenn die Amplitude von einem Farbsignal begrenzt wurde, um die Amplitude der anderen Farbsignale zu begrenzen.
Ein Schritt bei der Einstellung bzw. Ausrichtung einer Fernsehkamera ist es, eine richtige Farbbalance zu erhalten. Dies wird durchgeführt, indem ein weißes Objekt in das Blickfeld der Kamera gegeben wird und entweder manuell die Verstärkungen bzw. Ausbeuten der verschiedenen roten, grünen und blauen Farbsignale angepaßt bzw. eingestellt werden, oder indem es der Kamera ermöglicht wird, die Verstärkungen bzw. Gewinne der Farbsignale automatisch einzustellen, um ein Signal zu erzeugen, das bewirken wird, daß ein weißes Bild des Objekts auf einer Anzeigevorrichtung reproduziert wird. Die Farbsignalpegel, welche durch diesen Farbbalance- bzw. -Ausgleichsvorgang erzeugt werden, definieren die maximalen roten, grünen und blauen Signalpegel für die Kamera.
Ein Problem kann jedoch auftreten, wenn nach dem Farbbereich- bzw. der Farbbalance-Kalibrierung ein Bild, das durch die Kamera betrachtet wird, Objekte enthält, welche heller sind als das Objekt, das für den Farbabgleichvorgang verwendet wurde, oder welche höhere Farbsättigungswerte aufweisen, als durch die jeweiligen roten, grünen und blauen Signalpegel erlaubt sind, die aus dem Farbabgleichvorgang entwickelt wurden. Wenn Objekte in dem Bild heller sind als das Objekt, das für die Weißabgleich-Kalibrierung verwendet wurde, können die jeweiligen roten, grünen und blauen Signale, welche diese Objekte beschreiben, abgeschnitten (clipped) werden, das heißt, bei dem maximalen digitalen oder analogen Wert gehalten werden, welcher von der Kamera zur Verfügung gestellt wird.
Wenn aufgrund eines hellen Objekts in dem Blickfeld der Kamera eines der Farbsignale abgeschnitten wird, während die anderen Farbsignale nicht abgeschnitten werden, können Fehler im Farbton in dem erhaltenen Bild auftreten. Diese Fehler neigen bzw. führen dazu, das Bild des hellen Objekts zu entsättigen (desaturate), was z. B. bewirkt, daß ein Objekt mit sattem Gelb als mit Weiß gesprenkelt erscheint. Zusätzlich, wenn eine bedeutende Struktur- bzw. Texturinformation in den Signalen enthalten war, welche abgeschnitten wurden, kann dies bei dem reproduzierten Bild des Objekts verloren sein.
Probleme der oben beschriebenen Art treten auch bei Fernsehempfängern auf. Es ist gemeinhin bekannt, daß z. B. übersättigte Farbbilder durch Regeln bzw. Steuern der Amplitude der Farbsynchronsignal-Komponente (color-burst) im Verhältnis zu den Bildsignal-Komponenten des Fernsehsignals erzeugt werden können. Wenn die maximale Amplitude der digitalisierten Farbsignale im Verhältnis bzw. relativ zu der Synchron-Komponente (burst component) eingestellt wird, dann können die Amplituden der übersättigten Bereiche des Bildes abgeschnitten werden, was die gleiche Entsättigung und den Verlust von Artefakten, wie oben beschrieben, erzeugt.
Ein System, welches das Abschneiden der Farbsignale erkennt, ist in einem Artikel von C.L. Novac u. a. mit dem Titel "Obtaining Accurate Color Images For Machine Vision Research", Proceedings of the International Society for Optical Engineering, Band 1250, Seiten 54-68, beschrieben, welcher hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird bezüglich dessen Lehren für die Farbsignalverarbeitung. Dieser Artikel beschreibt einen Algorithmus für eine Farbmaschinenversion, welche versucht, die Objekte in einem Bild durch deren Farben zu klassifizieren.
Das Farbsignalabschneiden ist in dieser in Bezug genommenen Schrift als eine Art einer Störung beschrieben, welche detektiert bzw. erkannt, jedoch nicht korrigiert werden kann. Zwei Lösungen für dieses Problem sind vorgeschlagen. Erstens: Die effektiven Pixel von der weiteren Betrachtung auszuschließen und zweitens: gelernte bzw. geschulte Schätzungen vorzunehmen, was der wahre Farbton der gestörten Pixels sein könnte. Dieser Artikel gibt keine Anleitung, wie diese gelernten Schätzungen durchgeführt werden können.
Ein anderes System, das versucht, die Effekte von hellen Objekten in einem Bild zu begrenzen, ist in dem US-Patent Nr. 5,083,216 mit dem Titel "AUTOMATIC BRIGHTNESS ALGORITHM IN A SLICE-TO-VIDEO TRANSFER UNIT" beschrieben. Dieses System tastet wiederholt ein Bild durch eine Videokamera ab, durch Verändern bzw. Variieren der Blende der Kamera, bis der Prozentsatz der Spitzenwerte (peak values), welche über einem definierten Maximalwert liegen, geringer als oder gleich zu drei Prozent der Beispiel- bzw. Probenwerte in dem Bild sind.
Es existieren weitere Systeme, die drei Farbvideosignale zusammen verarbeiten, um die Auswirkungen der Störung zu begrenzen. Ein solches System ist z. B. in der EP- A-0 192 497 beschrieben. Dieses System überwacht bzw. beobachtet jedes der drei Farbvideosignale, um zu erkennen, ob das Farbvideosignal einen Grenzwert überschreitet. Wein ein Signal diesen Grenzwert überschreitet, werden alle Signale einem nicht-linearen Kompressionsvorgang unterworfen, wobei der Grad der Kompression im Verhältnis zu der Amplitude der größten Farbvideosignal-Amplitude steht.
Bei einem arideren System, welches in der U.K. Patentanmeldung GB-A-2,227,899 beschrieben ist, wird ein Skalierungsfaktor verwandt, um jedes der drei Signale zu dämpfen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist in einem Farbvideosignal-Verarbeitungssystem verkörpert, das bestimmt, wenn ein Farbsignal abgeschnitten (clipped) wurde und, in Reaktion auf diese Bestimmung tätig wird, um die Amplitude der anderen Farbsignale auf einen Amplitudenwert zu begrenzen, der von jedem Farbvideosignal zu dem Zeitpunkt gezeigt wurde, als das abgeschnittene Signal erkannt wurde, um so die genaue Farbtoninformation in dem reproduzierten Bild beizubehalten.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, wenn eines der Farbsignale abgeschnitten wurde, werden die anderen Farbsignale bei den Amplitudenwerten gehalten, welche zu dem Zeitpunkt auftraten, wenn das abgeschnittene Signal erkannt wurde.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, werden die Verstärkungsfaktoren, die bei den anderen Farbsignalen angewendet werden, begrenzt wenn eines der Farbsignale abgeschnitten wurde, um die Amplitude der nicht abgeschnittenen (unclipped) Signale zu verringern, ohne die Amplitudenveränderungen zu eliminieren.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen dargestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Farbfernsehkamera, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Farbbegrenzungs- und -Abschneide- Vorrichtung, welche für die Verwendung in der in Fig. 1 gezeigten Kamera geeignet ist.
Fig. 3 ist ein logisches Diagramm, welches einen beispielhaften Farbbegrenzungs- und Abschneide-Schaltkreis zeigt, welcher bei einem digitalen Kamerasystem verwendet werden kann.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Farbsignal-Verstärkungsbegrenzenden Vorrichtung, welche zur Verwendung als der Farb- Abschneide/Begrenzungs-Schaltkreis, welcher in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet werden kann.
Fig. 5 ist ein logisches Diagramm, welches eine digitale Farbsignal-Verstärkungsbegrenzende Vorrichtung zeigt, die als der farbabschneidende/begrenzende Schaltkreis in der in Fig. 1 gezeigten Kamera verwendet werden kann.
Fig. 6A und 6B sind Diagramme der Signalamplitude über der Zeit, welche zum Beschreiben der Arbeitsweise des in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Schaltkreises nützlich sind.

Ausführliche Beschreibung

Bei der beispielhaften Kamera, die in Fig. 1 gezeigt ist, liefert eine CCD-Abbildungsvorrichtung 110 rote (R), grüne (G) und blaue (B) Signale, die ein Farbbild darstellen. Die CCD-Abbildungsvorrichtung 110 kann z. B. eine herkömmliche CCD-Matrix mit integralem Farbfiltermosaik und einem Schaltkreis umfassen, der die Signale verarbeitet, welche von der CCD-Matrix geliefert werden, um getrennte rote, grüne und blaue Farbsignalbestandteile zu erzeugen.
Die analogen roten, grünen und blauen Signale, welche von der CCD-Abbildungsvorrichtung 110 geliefert werden, werden an einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 112 angelegt, der die jeweiligen digital abgetasteten roten R', grünen G' und blauen B' Farbsignale erzeugt in Synchronisation mit einem Taktsignal, CLOCK, welches von einem Taktsignalgenerator 111 zur Verfügung gestellt wird. Die digitalisierten Farbsignale, welche von dem ADC 112 zur Verfügung gestellt werden, werden zu einem Farbabgleich-Schaltkreis 114 geführt. Der Schaltkreis 114 stellt automatisch die Verstärkungsfaktoren ein bzw. paßt diese an, mit welchen die jeweiligen digitalen Signale beaufschlagt werden, so daß das hellste Objekt in dem Blickfeld der Kamera als weiß auf dem reproduzierten Bild erscheinen wird. Die Farbabgleich-Kalibrierung wird einmal während des anfänglichen Kamera-Set-Ups bzw. Einstellens durchgeführt. Die Verstärkungsfaktoren, die bei diesem Kalibrierungsschritt entwickelt werden, werden jedoch an die R', G' und B' Signale angelegt, welche von dem ADC 112 während des Restes des normalen Abbildungsvorgangs zur Verfügung gestellt werden. Wenn ein Signal den maximalen Amplitudenwert überschreitet, welcher durch einen digitalen Signalwert dargestellt werden kann, z. B. 255 für eine digitale 8-Bit-Probe bzw. Beispielwert (sample), begrenzt der Farbabgleich-Schaltkreis 114 den Wert dieses Signals auf den maximalen digitalen Wert.
Die amplituden-angepaßten bzw. -eingestellten roten, grünen und blauen Farbsignale (Rb, Gb und Bb), welche durch den Farbabgleich-Schaltkreis 114 zur Verfügung gestellt werden, werden an einen Farb-Abschneide/Begrenzungsschaltkreis 116 angelegt. Der Schaltkreis 116 ist im Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 beschrieben.
Die roten, grünen und blauen Farbsignale (R&sub0;, G&sub0; und B&sub0;), welche von dem Farben-Abschneide/Begrenzungs-Schaltkreis zur Verfügung gestellt werden, werden parallel an den Farbkorrektur-Schaltkreis 118 und den Blenden- bzw. Öffnungssignal-Generator 124 angelegt. Der Farbkorrektur-Schaltkreis 118 kann z. B. die Farbsignale R&sub0;, G&sub0; und B&sub0; verarbeiten, welche durch den Schaltkreis 116 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt sind, um farb-verschobene rote, grüne und blaue Signale zu erzeugen, die die richtigen bzw. korrekten Bildfarbtöne auf einer Zielbildvorrichtung erzeugen. Der Schaltkreis 118 wandelt effektiv bzw. wirksam die Farben, welche durch die Farbfilter hindurchgeführt werden, die in der CCD- Abbildungsvorrichtung 110 verwendet wurden, in Signale um, die die Bildfarben korrekt reproduzieren bzw. darstellen werden, und zwar unter einem Zielvideo- Standard (z. B. NTSC, PAL oder SECAM).
Die korrigierten Farbsignale, welche von dem Schaltkreis 118 zur Verfügung gestellt werden, werden an den Gammakorrektur-Schaltkreis 120 angelegt. Der Gammakorrektur-Schaltkreis 120 legt eine nicht-lineare Übertragungsfunktion an die korrigierten roten, grünen und blauen Farbsignale an, welche von dem Schaltkreis 118 erzeugt wurden, um Signale zur Verfügung zu stellen, die richtige bzw. geeignete Graustufenbilder unter einem Zielvideo-Standard (z. B. NTSC; PAL oder SECAM) erzeugen.
Die Ausgangssignale, welche von dem Gammakorrektur-Schaltkreis 120 geliefert werden, werden durch ein Verzögerungselement 122 verzögert, welches die Signalverarbeitungsverzögerungen durch den Öffnungssignalgenerator 124 kompensiert, und werden dann an die jeweiligen Addierer 126, 128 und 130 angelegt. Das andere Eingabe- bzw. Eingangssignal bei jedem der Addierer 126, 128 und 130 ist ein Spitzen- bzw. Scheitelsignal (peaking signal), das von dem Öffnungssignal- Generator 124 erzeugt wird. Dieses Spitzenwertsignal ist ein Hochfrequenzsignal, welches zu allen Bestandteilfarbsignalen hinzugefügt wird. Die Auswirkung bzw. der Effekt dieser Arbeitsweise ist das Betonen von Hochfrequenzbestandteilen in dem Bildsignal im Verhältnis zu den niederfrequenten Bestandteilen. Weil dieses Signal zu jedem der roten, grünen und blauen Farbsignale hinzugefügt wird, wirkt dieses, um die Hochfrequenzbestandteile als ein monochromes Signal zu betonen bzw. hervorzuheben. D. h., der Effekt, welcher erzeugt wird, ist hauptsächlich in dem Helligkeitssignal Y sichtbar, welches in der Kamera erzeugt wird.
Die Ausgangssignale (R", G" und B") der Addierer 126, 128 und 130 werden an eine Matrix 32 angelegt, welche das Helligkeitssignal Y, und zwei Farbdifferenzsignale, I und Q, aus den drei Primärfarbsignalen R", G" und B" erzeugt.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Abschneide/Begrenzungs-Schaltkreises, welcher als der in Fig. 1 gezeigte Schaltkreis 116 verwendet werden kann. Der in Fig. 2 gezeigt Schaltkreis arbeitet bei analogen roten, grünen und blauen Signalen. Entsprechend würde, wenn dieser Schaltkreis in der in Fig. 1 gezeigten Kamera verwendet würde, der ADC 112 ausgelassen werden, und mindestens der Farbabgleich-Schaltkreis 114 würde bei analogen Signalpegeln arbeiten.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Schaltkreis werden die Signale Rb, Gb und Bb an jeweilige Nachführ- und Halte(track-and hold)Schaltkreise 218, 220 und 222 angelegt. Jeder dieser Schaltkreise kann z. B. ein kapazitives Speicherelement (nicht gezeigt) umfassen, welches so gekoppelt ist, um das jeweilige Farbsignal über ein analoges Gatter (nicht gezeigt) zu empfangen. Die Nachführ- und Halteschaltkreise werden durch ein Signal HOLD geregelt bzw. gesteuert, welches von einem OR- Gatter 216 geliefert bzw. übermittelt wird. Bei diesem beispielhaften Schaltkreis regelt bzw. steuert dieses Signal die Durchlässigkeit bzw. Leitfähigkeit des analogen Gatters. In Reaktion auf dieses Signal wird das Ausgangssignal des Nachführ- und Halteschaltkreises entweder das Signal nachführen (track), welches an den Schaltkreis (analoges Gatter ist leitfähig) angelegt wird, oder dieses bei dem Signalpegel halten, welcher an dem Schaltkreis angelegt war, wenn das Signal HOLD aktiviert wurde (analoges Gatter ist nicht leitfähig). Das OR-Gatter 216 empfängt drei Eingabe- bzw. Eingangssignale von den jeweiligen Abschneide-Erkennungs-(clipdetection)Schaltkreisen 210, 212 und 214. Der Abschneide-Erkennungs-Schaltkreis 210 ist so geschaltet bzw. gekoppelt, um das rote Farbsignal (Rb) zu empfangen, während die Schaltkreise 212 und 214 so gekoppelt sind, daß sie die grünen Gb und blauen Bb Farbsignale jeweils empfangen.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung können die Abschneide-Erkennungs- Schaltkreise 210, 212 und 214 z. B. herkömmliche Grenzwert-Detektoren sein, welche detektieren bzw. erkennen, wenn eines der roten, grünen und blauen Farbsignale einen vorherbestimmten Grenzwert überschreitet. Wenn dies auftritt, gibt der Detektier- bzw. Erkennungs-Schaltkreis einen logischen High-Pegel aus. Wenn irgendeiner der Schaltkreise 210, 212 und 214 einen logischen High-Pegel ausgibt, wird das Signal HOLD, welches an alle drei Nachführ- und Halteschaltkreise 218, 220 und 222 angelegt wird, logisch high. In Reaktion auf einen logischen HIGH-Wert für das Signal HOLD halten die Nachführ- und Halteschaltkreise 218, 220 und 222 deren jeweilige Ausgangssignalpegel bei den Werten aufrecht, die diese angenommen haben, wenn das Signal HOLD logisch high wurde.
Der Effekt dieses Schaltkreises ist in Fig. 6A gezeigt. Zum Zeitpunkt T&sub1; überschreitet das Signal R den Grenzwert und wird von dem Abschneide-Detektor 210 erkannt. Der Abschneide-Detektor 210 legt einen logischen High-Wert an das OR- Gatter 216 an. In Reaktion auf diesen Wert legt das Gatter 216 das Signal HOLD an die drei Nachführ- und Halteschaltkreise 218, 220 und 222 an. Dieses Signal bewirkt, daß die Nachführ- und Halteschaltkreise 220 und 222 den Pegel der jeweiligen grünen und blauen Signale bei dem Pegel aufrechterhalten bzw. beibehalten, welcher zum Zeitpunkt T&sub1; auftrat, der Zeitpunkt, bei welchem das abge schnittene Rb-Signal detektiert wurde. Diese Pegel werden aufrechterhalten, bis der Pegel des Signals Rb, welcher die Begrenzungsoperation einleitete, unter den Grenzwert zum Zeitpunkt T&sub2; fällt. Während das Signal Rb nicht zwischen den Zeitpunkten T&sub2; und T&sub3; abgeschnitten wurde, folgen die Nachführ- und Halteschaltkreise 218, 220 und 222 den Veränderungen der jeweiligen Signale Rb, Gb und Bb. Zum Zeitpunkt T&sub3; halten jedoch, wenn das Signal Rb wieder abgeschnitten wird, die Nachführ- und Halteschaltkreise 220 und 222 die jeweiligen Signal Go und Bo bei den jeweiligen Werten von Gb und Bb zum Zeitpunkt T&sub3;.
Fig. 3 ist ein logisches Diagramm eines digitalen Schaltkreises, welcher auf die gleiche Art arbeitet, wie der in Fig. 2 gezeigte Schaltkreis. In Fig. 3 werden die roten, grünen und blauen Farbsignale an die jeweiligen AND-Gatter 310, 312, 313 angelegt. Diese AND-Gatter wirken als Dekoder für einen digitalen Wert. Wenn alle Eingangssignale bei einem dieser Gatter logisch high sind, ist der jeweilige Farbsignalwert der größte digitale Wert, der dargestellt werden kann, und demzufolge ist das Ausgangssignal des Gatters logisch high. Die Ausgangssignale, welche von dem AND-Gatter 310 erzeugt werden, werden an die ersten Eingabeanschlüsse der NOR-Gatter 314 und 316 jeweils angelegt. Ähnlich bzw. analog wird das Ausgangssignal des AND-Gatters 312 an die NOR-Gatter 316 und 318 angelegt, während das Ausgangssignal des AND-Gatters 313 an die NOR-Gatter 318 und 314 angelegt wird.
Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 314 wird an einen Eingangsanschluß eines AND-Gatters 322 angelegt, während das Ausgangssignal des NOR-Gatters 316 an einen Anschluß des AND 324 angelegt wird, und das Ausgangssignal des NOR- Gatters 318 wird an einen Eingangsanschluß eines AND-Gatters 320 angelegt. Der andere Eingangsanschluß von jedem der AND-Gatter 320, 322 und 324 wird gekoppelt bzw. geschaltet, um das Taktsignal CLOCK zu empfangen. Die Ausgabe- bzw. Ausgangsanschlüsse der AND-Gatter 320, 322 und 324 sind mit den jeweiligen Takteingabe-Anschlüssen der Speicher bzw. Haltelemente (latches) 326, 328 und 330 gekoppelt. Die Dateneingabe-Anschlüsse dieser Haltelemente sind gekoppelt, um die jeweiligen Rb, Gb und Bb Farbsignale zu empfangen. Die Ausgangssignale der Halteelemente 326, 328 und 330 sind die jeweils begrenzten Ro, Go und Bo- Farbsignale.
Während einer normalen Betriebs- bzw. Arbeitsweise, wenn keine abgeschnittenen Signale auftreten, werden die roten, grünen und blauen Farbsignale in den Halteelementen (latches) 326 und 328 und 330 gespeichert (latched) bzw. gehalten, und zwar jeweils ein Abtastwert bzw. eine Probe bzw. ein Beispiel zu jeder Zeit in Reaktion auf das Signal CLOCK. Diese Abtast- bzw. Beispiel- bzw. Probenwerte sind bei den Ausgabeausgängen der jeweiligen Halteelemente verfügbar mit einer Verzögerung von einer Periode des abtastenden Taktsignals CLOCK.
Wenn eines der Signale Rb, Gb oder Bb einen Wert mit ausschließlich Einsen (z. B. 255 für einen 8-Bit-Abtastwert) aufweist, wird der jeweilige Abschneidungs-Detektor 310, 312 oder 313 ein logisches High-Ausgangssignal an zwei der NOR-Gatter 314, 316 und 318 liefern. In Reaktion auf dieses Signal werden die NOR-Gatter logische Low-Ausgangssignale zur Verfügung stellen, welche zwei der drei Halteelemente abschalten bzw. daran hindern, deren Zustand zu verändern. Demzufolge werden diese Haltelemente die entsprechenden Signalpegel der anderen zwei Farbsignale bei den jeweiligen Pegeln halten, welche zu der Zeit auftraten, als das eine Farbsignal als abgeschnitten erkannt wurde.
Obwohl die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltkreise den richtigen Farbton für das Objekt aufrechterhalten, welches abgeschnitten wurde, kann ein Struktur- bzw. Textur-Detail, welches in den nicht abgeschnittenen Farbsignalen enthalten ist, verloren werden. Jede Texturinformation, welche durch das Signal getragen bzw. befördert wird, das abgeschnitten wurde, ist unwiederbringbar verloren; jedoch muß eine Texturinformation, welche in den anderen zwei Signalen enthalten ist, nicht verloren sein. Ein beispielhafter Farbbegrenzungs-Schaltkreis, der versucht, mindestens einen Teil der Texturinformation aufrechtzuerhalten, welcher durch die nicht abgeschnittenen Signale übermittelt bzw. befördert bzw. getragen wird, ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Diese Schaltkreise arbeiten, um die Amplitude der nicht abgeschnittenen Farbsignale zu begrenzen, durch Dämpfen der Signale, und nicht durch Halten der Signale bei festen Werten.
Der in Fig. 4 gezeigte Schaltkreis arbeitet bei analogen Rb, Gb und Bb Farbsignalen. In diesem Schaltkreis arbeiten die Abschneide(clip)-Detektoren 410, 412 und 414 und das OR-Gatter 416 auf die gleiche Art wie die jeweiligen Elemente 210, 212, 214 und 216, wie in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 4 wird jedoch das Ausgangssignal des OR-Gatters 416 an einen Verstärkungskoeffizienten-ROM 418 angelegt und an die Regel- bzw. Steuereingangs-Anschlüsse der drei Nachführ- und Halteschaltkreise 419, 425 und 431. Der ROM 418 liefert ein digitales Regel- bzw. Steuersignal an jeden der drei Zwei-Quadranten-Multiplikatoren 422, 438 und 434. Wie bei der in Fig. 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform sind die Nachführ- und Halteschaltkreise 419, 425 und 431 gekoppelt, um die jeweiligen Farbsignale Rb, Gb und Bb zu empfangen. Anders als die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform jedoch sind diese Farbsignale auch mit den jeweiligen Hochpaßfiltern 420, 426 und 432 gekoppelt. Die Ausgangssignale, welche von diesen Filtern geliefert bzw. erzeugt werden, werden an die Multiplikatoren 422, 428 und 434 jeweils angelegt. Die skalierten Hochfrequenzbestandteile der Signale Rb, Gb und Bb, welche von den Multiplikatoren 422, 428 und 434 zur Verfügung gestellt werden, werden wiederum mit den jeweiligen Ausgangssignalen der Nachführ- und Halteschaltkreise 419, 425 und 431 addiert durch die Addierer 424, 430 und 436, um die Signale Ro, Go bzw. Bo zu erzeugen.
Der in Fig. 4 gezeigte Schaltkreis überlagert die gedämpften Hochfrequenzbestandteile der verschiedenen Farbsignale auf die Signale, welche von den Nachführ- und Halteschaltkreisen erzeugt werden, wenn irgendein abgeschnittenes Farbsignal erkannt wurde. Während der normalen Arbeitsweise, wenn keine abgeschnittenen Signale erkannt wurden, liefert der Verstärkungs-Koeffizient-ROM 418 einen Faktor von Null an die Multiplikatoren 422, 428 und 434, so daß die Ausgangssignale Ro, Go bzw. Bo die Signale Rb, Gb und Bb sind, welche durch die jeweiligen Nachführ- und Halteschaltkreise 419, 425 und 431 hindurchgeführt wurden.
Alternativ können die Multiplikatoren 422, 428 und 434 weggelassen werden in dem in Fig. 4 gezeigten Schaltkreis, wenn ein Tiefpaßfilter (nicht gezeigt) eingefügt wird vor jedem der Nachführ- und Halteschaltkreise 419, 425 und 431. Bei dieser Anordnung führen die Hochpaßfilter 420, 426 und 432 die Hochfrequenzbestandteile der Signale mit einer Verstärkung von Eins hindurch, während die Nachführ- und Halteschaltkreise 419, 425 und 431 nur die niederfrequenten Bestandteile der Signale nachführen oder halten bzw. speichern. Die Signale, welche von den jeweiligen Hochpaßfiltern und Nachführ- und Halteschaltkreisen geliefert werden, werden in den Addierern 424, 430 und 436 summiert, um die Ausgangssignale Ro, Go bzw. Bo zu erzeugen.
Fig. 5 ist ein logisches Diagramm eines digitalen Schaltkreises, welcher im wesentlichen die gleiche Funktion durchführt, wie der in Fig. 4 gezeigte Schaltkreis. In Fig. 5 werden die Abschneide-Detektoren 510, 512 und 514 gekoppelt bzw. verschaltet, um jeweils die Rb, Gb und Bb Signale zu empfangen und um ein logisches High- Ausgangssignal zu liefern, wenn eines der Farbsignale abgeschnitten (clipped) wurde. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden durch ein logisches ODER verknüpft (ORed) durch das ODER-Gatter 516, um ein einzelnes Regel- bzw. Steuersignal zu erzeugen, welches an jeden der drei Nachführ- und Halteschaltkreise 518, 520 und 522 angelegt wird. Diese Abschneide(clip)-Detektoren und Nachführ- und Halteschaltkreise arbeiten auf die gleiche Art, wie die Gatter 310, 312 und 313 und die Halteelemente (lachtes) 326, 328 und 330, welche oben beschrieben sind. Die Ausgangssignale der Nachführ- und Halteschaltkreise 518, 520 und 522 sind mit den ersten Eingangsanschlüssen der jeweiligen Amplituden- bzw. Größenkomparatoren 524, 526 und 528 gekoppelt. Die zweiten Eingabeanschlüsse von jedem der Größenkomparatoren 524, 526 und 528 sind gekoppelt, um die jeweiligen Signale Rb, Gb und Bb zu empfangen. Die Signale Rb, Gb und Bb werden auch an die jeweiligen Verstärkungsregel- bzw. -Steuerschaltkreise (gain control) 530, 532 und 534 angelegt, welche durch die Ausgangssignale geregelt bzw. gesteuert werden, die von den Größenkomparatoren 524, 526 und 528 jeweils erzeugt werden. Die Verstärkungsregel- bzw. -Steuerschaltkreise 530, 532 und 534 können z. B. Nur-Lesespeicher (ROMs) sein, welche die Signale Rb, Gb und Bb als die Signale Ro, Go bzw. Bo hindurchlassen, wenn das Ausgangssignal der jeweiligen Größenkomparatoren logisch low sind, und eine gedämpfte Version der jeweiligen Signale Rb, Gb und Bb in dem anderen Fall durchlassen. Diese Nur-Lesespeicher können als lineare oder nicht-lineare Multiplikatoren angeordnet bzw. ausgebildet sein.
Die Erfindung ist bezüglich der roten Farbsignale Rb und Ro beschrieben. Die gleiche Analyse trifft auch für die grünen Farbsignale Gb und Go und blauen Farbsignale Bb und B&sub0; zu. Bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird das 8-Bit-Signal Rb als die niederwertigsten 8 Bits (LSB's) des Adressenwerts angelegt, welcher an den Verstärkungsregel- bzw. -Steuerschaltkreis 530 angelegt wird. Das Ausgangs- bzw. Ausgabesignal des Amplituden- bzw. Größenkomparators 524 wird als das höchstwertigste Bit (MSB) des Adressenwerts angelegt. Wenn weder das grüne noch das blaue Signal abgeschnitten wird, ist das MSB des Adressenwerts Null, und die 256 Werte, welche den Bereich des Rb Signals definieren, werden ohne Umsetzung bzw. Veränderung als das Ausgangssignal Ro hindurchgeführt.
Wenn eines der Signale Gb oder Bb abgeschnitten wird, wird jedoch der Nachführ- und Halteschaltkreis 518 aktiviert, um das rote Signal bei dem Wert Rb zu halten, welcher auftrat, als die abgeschnitten Gb oder Bb Signale detektiert bzw. erkannt wurden. Wenn der vorübergehende bzw. momentane bzw. sofortige Pegel des Signals Rb diesen gehaltenen Wert überschreitet, wird das Ausgangssignal des Größendetektors 524 logisch High, und verändert den Bereich der Adresswerte, welche an den Verstärkungsregel- und -Steuerschaltkreis 530 angelegt werden. In Reaktion auf diesen veränderten Adressenbereich läßt der Schaltkreis 530 eine gedämpfte Version des Signals Rb als das Signal Ro durch.
Die Verstärkungsregel- bzw. -Steuerschaltkreise 532 und 534 sind ähnlich aufgebaut, um die jeweiligen Gb und Bb Signale als die 8 LSB's zu empfangen. Der Schaltkreis 532 ist so aufgebaut, um das Ausgangssignal des Größenkomparators 526 als das höchstwertigste Adressbit aufzunehmen, während der Schaltkreis 534 so aufgebaut bzw. angeordnet ist, um das Ausgangssignal des Größenkomparators 528 als das höchstwertigste Adressbit aufzunehmen. Bei dieser Anordnung kann jedes der Signal Rb, Gb und Bb durch eine jeweils verschiedene Dämpfungsfunktion in Reaktion auf bzw. Abhängigkeit von dem Abschneiden bei jedem der anderen Farbsignale skaliert werden.
Fig. 6B ist ein Graph einer Signalamplitude über der Zeit für jedes der roten, grünen und blauen Farbsignale, welches die Arbeitsweise der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Schaltkreise veranschaulicht, wenn das rote Signal abgeschnitten wird. In Fig. 6B stellen die unterbrochenen Linien die gedämpften Signale Go und Bo dar, während die gepunkteten bzw. durchgezogenen Linien die nicht gedämpften Signale darstellen. Aufgrund der Dämpfung der G&sub0; und B&sub0;-Farbsignale wird eine lokale Sättigung des leicht roten Objekts, welches durch diese Signale dargestellt wird, gemildert bzw. gedämpft. Für den in Fig. 5 gezeigten Schaltkreis können die Senken bzw. Wannen zwischen den Spitzenwerten (peaks) der Go und Bo Wellenformen tiefer sein als die in Fig. 6B gezeigten.
Während die Erfindung in dem Komplex mit einer Videokamera beschrieben wurde, wird festgestellt, daß sie bei anderen Videosignalverarbeitungs-Vorrichtungen ausgeführt werden kann, wie z. B. einem Fernsehempfänger. Bei einem Fernsehempfänger würde der Schaltkreis so ausgelegt werden, um die Entsättigung in den übersättigten Bereichen des Bildes zu verringern, welche auftreten können, wenn die Amplitude des Farbsynchronsignals (burst signal) verringert wird in Bezug auf die Amplitude der Farbbestandteile des Videosignals.
Während die Erfindung mittels einer Anzahl von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, wird festgestellt, daß sie wie oben umrissen, ausgeführt werden kann mit Abwandlungen innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche.

Claims

1. Vorrichtung, welche mindestens zwei Farbvideosignale verarbeitet, die ein Bild darstellen, mit den folgenden Merkmalen:

a) eine Clip- bzw. Abschneide-Erkennungsvorrichtung (210, 212, 214; 410, 412, 414) zum Erzeugen eines Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignals; und

b) eine Signalamplituden-Regel- bzw. -Steuervorrichtung umfassend: eine Verarbeitungsvorrichtung (116; 218, 220, 222; 419, 425, 431; 530, 532, 534) zum Begrenzen eines jeden Farbvideosignals,

dadurch gekennzeichnet, daß:

c) die Clip-Erkennungsvorrichtung (210, 212, 214; 410, 412, 414) ein Clip-Erkennungssignal erzeugt, welches in einem ersten Zustand ist, wenn eines der Farbvideosignale einen Amplitudenwert aufweist, der einem vorherbestimmten begrenzenden Amplitudenwert gleich ist oder diesen überschreiten, und welches anderenfalls in einem zweiten Zustand ist;

d) wobei die Verarbeitungsvorrichtung (116; 218, 220, 222; 419, 425, 431; 530, 532, 534) bezüglich der Amplitude jeweils jedes Farbvideosignal auf einen Amplitudenwert begrenzt, welcher bei jedem der Farbvideosignale auftritt, zu der Zeit, zu welcher das abgeschnittene Signal erkannt wurde, während das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand ist; und

e) wobei die Signalamplituden-Regel- bzw. -Steuervorrichtung eine Haltevorrichtung (116; 218, 220, 222; 419, 425, 431) umfaßt, die auf das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal anspricht, wenn es in dem ersten Zustand ist, zum Erfassen bzw. Festhalten des einen Farbvideosignals bei einem Amplitudenwert, welcher von dem einen Farbvideosignal zu der Zeit angenommen wird, zu welcher das abgeschnittene Signal erkannt wird, und zum Ausgeben bzw. Zurverfügungstellen des einen Farbvideosignals bei dem erfaßten Amplitudenwert, bis das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem zweiten Zustand ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (116; 218, 220, 222; 419, 425, 431) einen jeweiligen Amplitudenwert erfaßt, welcher jeweils von jedem anderen als dem einen Farbvideosignal angenommen wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das abgeschnittene Signal erkannt wird, und den jeweiligen erfaßten Amplitudenwert zur Verfügung stellt, bis das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem zweiten Zustand ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbvideosignale analoge Signale sind und wobei:

a) die Clip-Erkennungsvorrichtung (410, 412, 414) einen Grenzwert- Detektor umfaßt, welcher das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand erzeugt, wenn das eine Farbvideosignal einem vorherbestimmten Signal-Amplitudenwert gleich ist oder diesen überschreitet, und in dem zweiten Zustand ist, wenn das eine Farbvideosignal kleiner ist als der vorherbestimmte Signal-Amplitudenwert; und

b) die Signalamplituden-Regel- bzw. -Steuervorrichtung einen Nachführ- und Halteschaltkreis (track and hold circuit) (419, 425, 431) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbvideosignale digitale Signale sind, und wobei:

a) die Clip- bzw. Abschneide-Erkennungsvorrichtung einen digitalen Dekodierschaltkreis (310, 314, 312, 316, 313, 318) umfaßt, der das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand erzeugt, wenn das eine Farbvideosignal einem vorherbestimmten Digitalwert gleich ist oder diesen überschreitet, und in dem zweiten Zustand ist, wenn das eine Farbvideosignal kleiner ist als der vorherbestimmte Digitalwert; und

b) die Signalamplituden-Regel- bzw. -Steuervorrichtung mindestens ein digitales Register (326, 328, 330), welches so geschaltet ist, um Abtastwerte (samples) der anderen Farbvideosignale synchron mit einem Taktsignal zu speichern, und eine Vorrichtung (320, 322, 324) zum selektiven bzw. ausgewählten Abschalten des Taktsignals umfaßt, in Reaktion drauf, wenn das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Signalamplituden-Regel- bzw. -Steuervorrichtung weiter eine Dämpfungsvorrichtung (530, 532, 534) umfaßt zum Verarbeiten eines jeden Farbvideosignals, welches ein anderes ist als das eine Farbvideosignal, und anspricht, wenn das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei:

a) die Clip- bzw. Abschneide-Erkennungsvorrichtung einen Dekodierschaltkreis (510, 512, 514, 516) umfaßt, welcher das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand erzeugt, wenn das eine Farbvideosignal einem vorherbestimmten Wert gleich ist oder diesen überschreitet, und in dem zweiten Zustand ist, wenn das eine Farbvideosignal geringer ist als der vorherbestimmte Wert; und

b) wobei die Verarbeitungsvorrichtung einen Multiplikator (530, 532, 534) umfaßt, welcher selektiv Abtastwerte (samples) eines jeden Farbvideosignals multipliziert, welche anders sind als das eine Farbvideosignal, mit einem Skalierungsfaktor, welcher anspricht bzw. reagiert, wenn das Abschneide-Erkennungssignal im ersten Zustand ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsvorrichtung weiter umfaßt:

a) eine Vorrichtung (524, 526, 528) zum Erkennen, wenn die Amplitude eines anderen als des einen Farbvideosignals größer ist als ein Amplitudenwert, welcher auftrat, wenn das abgeschnittene Signal erkannt wurde, um ein Amplituden-Regel- bzw. -Steuersignal zu erzeugen; und

b) eine Vorrichtung (530, 532, 534) zum Ansteuern bzw. Regeln des Multiplikators, um die Abtastwerte eines jeden Farbvideosignals anders als das eine Farbvideosignal zu dämpfen, welche auf das Amplituden- Regel- bzw. -Steuersignal anspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalamplituden-Regel- bzw. -Steuervorrichtung umfaßt:

a) eine Vorrichtung (424, 426, 432) zum Hochpaßfiltern eines jeden der Farbvideosignale, um jeweils ein Hochfrequenz-Farbvideosignal zu bilden; und

b) eine Addiervorrichtung (424, 430, 436) zum jeweiligen Addieren jedes Hochfrequenz-Farbsignals mit dem jeweiligen Farbvideosignal, während bzw. wenn das eine Farbvideosignal bei dem Wert gehalten wird, der zu dem Zeitpunkt auftrat, als das abgeschnittene Signal erkannt wurde.

9. Verfahren zum Verarbeiten von mindestens zwei Farbvideosignalen, welche ein Bild darstellen, mit den Schritten:

a) Bestimmen, wenn eines der Farbvideosignale einen Amplitudenwert aufweist, welcher einem vorherbestimmten begrenzenden Amplitudenwert gleich ist oder diesen überschreitet, um ein Clip- bzw. Abschneide- Erkennungssignal zu erzeugen, welches einen ersten Zustand einnimmt, wenn die Amplitude des einen der Farbvideosignale einen Amplitudenwert aufweist, welcher dem vorherbestimmten begrenzenden Wert gleich ist oder diesen überschreitet, und sonst einen zweiten Zustand annimmt;

b) Begrenzen der Amplitude jeweils eines jeden Farbvideosignals auf einen Amplitudenwert, welcher von dem jeweiligen Farbvideosignal angenommen wurde zu dem Zeitpunkt, zu dem das abgeschnittene Signal erkannt wurde, während das Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignal in dem ersten Zustand ist; und

c) Erfassen und Zurverfügungstellen des Pegels bzw. Niveaus des einen Farbvideosignals bei dem vorherbestimmten Amplitudenwert zu dem Zeitpunkt des am kürzesten zurückliegenden Übergangs des Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignals von dem zweiten Zustand zu dem ersten Zustand.

10. Verfahren zum Verarbeiten von mindestens zwei Farbvideosignalen, welche ein Bild darstellen, nach Anspruch 9, wobei die Pegel bzw. Niveaus eines jeden Farbvideosignals mit Ausnahme des einen Farbvideosignal bei dem Amplitudenwert erfaßt und gehalten bzw. zur Verfügung gestellt werden, welcher von jedem Farbvideosignal zu dem Zeitpunkt des am kürzesten zurückliegenden Übergang des Clip- bzw. Abschneide-Erkennungssignals von dem zweiten Zustand zu dem ersten Zustand angenommen wurde.