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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Anzeigesysteme und spezieller Systeme zur Verarbeitung
von Videosignalen. Sie betrifft ein Signalverbesserungssystem und
ein Verfahren zur Verarbeitung von Videosignalen.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Die Erkennbarkeit eines Bildes auf
einer Anzeige wird allgemein durch die Helligkeit und den Kontrast
der Anzeige und durch das Videosignal bestimmt, welches dem Bild
entspricht. Die Leuchtkraft jedes Anzeige-Pixels entspricht der
Amplitude des Videosignals für
das Pixel. Große
Amplituden entsprechen typischerweise sehr hellen Pixeln, während geringere
Amplituden im Allgemeinen dunklen Pixeln entsprechen. Der Bereich
zwischen der minimalen und der maximalen Amplitude und dem entsprechenden
Grad der Leuchtkraft kann in eine fast unendliche Anzahl von Leuchtkraftpegeln
unterteilt werden, welche die Feinheiten der Schattierungen und
Farbe wiedergeben, welche durch das Videosignal repräsentiert
werden.
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Die Helligkeits- und Kontrasteinstellungen der
Anzeige sind andererseits im Wesentlichen statisch. Herkömmlich entspricht
die Helligkeit einem Gleichstromsignal, welches zum Videosignal
hinzugefügt
wird, so dass der Gesamtsignalpegel ansteigt. Infolgedessen wird
die gesamte Anzeige heller. Bei CRT-Anzeigen wird die Gleichstromkomponente
zum Videosignal hinzugefügt.
Bei Flüssigkristallanzeigen (LCDs)
spricht ein Hintergrundbeleuchtungssystem auf die Helligkeitssteuerung
an.
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Der Kontrast andererseits steht im
Zusammenhang mit der anderereseits Verstärkung des Videosignals. Deshalb
werden mit anteigendem Kontrast helle Pixel sehr hell, während relativ
dunkle Pixel nur etwas heller werden.
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Die Helligkeits- und die Kontraststeuerung erlauben
dem Benutzer die Erkennbarkeit der Daten manuell einzustellen. Herkömmliche
Anzeigesysteme können
Helligkeitsvariationen aufgrund von Übertragungsverlusten auch automatisch
kompensieren. Herkömmliche
Videosignale umfassen typischerweise ein Sync-Signal, welches der
Anzeigeschaltkreis benutzen kann, um den Übertragungsverlust zu bestimmen.
Typischerweise umfasst das Videosignal ein Sync-Signal, welches
eine bestimmte Größe aufweist,
beispielsweise 2,86 Volt. Wenn die Anzeige eine Videoübertragung
empfängt,
vergleicht sie zur Bestimmung des Übertragungsverlusts die gemessene
Amplitude des Sync-Signals mit der Zielamplitude. Wenn beispielsweise
das Sync-Zielsignal eine Amplitude von 2,86 Volt aufweist und das
empfangene Sync-Signal nur 1,43 Volt beträgt, dann nimmt die Anzeigelogik
an, dass auch das gesamte Signal durch Übertragungsverlust gedämpft wird
und um einen Faktor Zwei verstärkt
werden sollte.
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Herkömmliche Videoanzeigen, wie
beispielsweise Anzeigen mit Kathodenstrahlröhren (CRT), weisen typischerweise
auch einen breiten Dynamikbereich (d. h. eine Anzahl verschiedener
und unterscheidbarer Farben und Schattierungen) zur Anzeige jedes
Pixels mit dem passenden Helligkeitsgrad entsprechend dem Videosignal und
den Helligkeits- und Kontrastkriterien auf. Geringe Steigerungen
der Amplitude bewirken geringe Steigerungen der Helligkeit, wobei
dies davon unabhängig
ist, ob die Steigerung auf einer Veränderung des Videosignals oder
der Helligkeits- oder Kontraststeuerung beruht. Folglich verursachen
feine Unterschiede im Videosignal feine Unterschiede im Bild, welches
von der Anzeige wiedergegeben wird.
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Bei manchen Anwendungen sind jedoch
feine Unterschiede für
den Benutzer nicht sichtbar. Beispielsweise ist bei manchen radarbasierten
Bildanwendungen der Dynamikbereich oder die Variation der Spitzenspannungen
der Videosignalinformationen relativ klein. Eine CRT-Anzeige zeigt Variationen im
Videosignal als leicht unterschiedliche Schattierungen an. Wenn
die Variationen sehr klein sind, können die Unterschiede zwischen
verschiedenen Schattierungen im Bild so klein sein, dass sie kaum wahrnehmbar
sind.
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Dieses Problem verschlimmert sich
bei verschiedenen modernen Anzeigen, welche nicht mit dem breiten
Dynamikbereich der CRT-Anzeigen versehen sind. Die Begrenzungen
des Dynamikbereichs einer Anzeige können das Anzeigen von Bildfeinheiten
einschränken
oder sogar unmöglich
machen. Während
beispielsweise der Dynamikbereich von verschiedenen LCDs je nach
Typ und Hersteller variiert, weisen LCDs allgemein einen begrenzten
Dynamikbereich, besonders im Vergleich zu CRT-Anzeigen, auf. Eine
typisches LCD zeigt einen Dynamikbereich, welcher beispielsweise
auf 64 oder sogar nur 16 Grauschattierungen begrenzt ist.
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Bei Anzeigen mit begrenztem Dynamikbereich
ist die effektive Anzeige und Ansicht unwesentlicher Variationen
der Daten oder des Informationsgehalts schwierig, wenn nicht unmöglich. Mit
begrenztem Dynamikbereich werden geringe Variationen im Videosignal
gewöhnlich
zur gleichen Schattierung zusammengelegt. Folglich können Variationen im
Videosignal das dargestellte Bild überhaupt nicht beeinflussen,
wobei potenziell entscheidende Informationen verschleiert werden.
Im Patent DE-A1-37 14 861 werden nur zwei Eigenschaften des ursprünglichen
Signals verwendet. Deshalb wäre
es zur Verbesserung der Präsentation
von Daten vorteilhaft, ein System zur Ausnützung des verfügbaren Dynamikbereichs
einer Anzeige bereitzustellen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung sieht ein
Signalsverbesserungssystem vor, welches durch Anspruch 1 nachstehend
definiert wird. Das System kann die Eigenschaften eines oder mehrerer
der Unteransprüche
2 bis 6 einschließen.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren vor, welches
nachstehend durch Anspruch 7 definiert wird. Das Verfahren kann die
Eigenschaften eines der Unteransprüche 8 bis 11 einschließen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Eine beispielhafte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren
beschrieben, in welchen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen,
und:
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1 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Signalsverbesserungssystems ist;
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2 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Signalverarbeitungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 ein
Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des Signalverarbeitungssystems
aus 2 ist;
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4 ein
Blockdiagramm einer alternativen beispielhaften Ausführungsform
des Signalverarbeitungssystems aus 2 ist;
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5A–C grafische Repräsentationen eines beispielhaften
Eingangssignals, einer Verstärkungskurve
bzw. eines Ausgangssignals sind;
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6A–C eine Verstärkungskurve, ein ursprüngliches
Signal und ein modifiziertes Signal für ein mittleres Durchschnittssignal
mit geringen Abweichungen illustrieren;
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7A–C eine Verstärkungskurve, ein ursprüngliches
Signal und ein modifiziertes Signal für ein großes Durchschnittssignal mit
geringen Abweichungen illustrieren;
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8A–C eine Verstärkungskurve, ein ursprüngliches
Signal und ein modifiziertes Signal für ein kleines Durchschnittssignal
mit geringen Abweichungen illustrieren;
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9 beispielhafte
nichtlineare Verstärkungskurven
illustriert; und
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10 ein
Blockdiagramm einer alternativen beispielhaften Ausführungsform
des Signalverarbeitungssystems aus 2 ist;
und
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11 eine
schematische Zeichnung eines Schaltkreises zur Durchschnittsbildung
der alternativen beispielhaften Ausführungsform des Signalverarbeitungssystems
aus 10 ist.
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BESCHREIBUNG
EINER BEISPIELHAFTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein Anzeigesystem gemäß den verschiedenen
Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung empfängt Signale und analysiert
und manipuliert die Signale selektiv zur Verbesserung der Anzeige
der Bilder, welche durch das Signal repräsentiert werden. Während die
Art und Weise, in welcher das Signal verbessert wird, in mehr Einzelheiten
weiter unten beschrieben ist, werden, allgemein gesagt, ausgewählte Eigenschaften
des Signals (z. B. eines Videosignals) identifiziert, und das Signal
wird zur Verbesserung der Anzeige der Informationen manipuliert. Unter
Bezugnamne auf 1 umfasst
ein beispielhaftes Signalverbesserungssystem 10 gemäß den verschiedenen
Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung eine Signalquelle 12,
ein Signalverarbeitungssystem 14 und eine Anzeigeeinheit 16.
Wie unten detaillierter beschrieben wird, erzeugt die Signalquelle 12 wenigstens
ein Signal, welches durch die Anzeigeeinheit 16 verarbeitet
und dargestellt werden soll. Die Signalquelle 12 überträgt das Signal
zum Signalver arbeitungssystem 14, welches das Signal verarbeitet,
um die Anzeige der Daten, welche im Signal enthalten sind, selektiv
zu verbessern. Das Signalverarbeitungssystem 14 stellt
die verarbeiteten Daten der Anzeigeeinheit 16 zur Darstellung
der entsprechenden Bilder gemäß den verarbeiteten
Daten bereit.
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Die Signalquelle 12 umfasst
geeigneterweise irgendeine Quelle, welche in der Lage ist ein Signal
zu erzeugen oder zu übertragen,
beispielsweise eine Videokamera, ein Mikroprozessor, ein Radarsystem,
ein Infrarotabtastsystem und/oder dergleichen, welches in ein Videosignal
konvertiert werden kann. Die Signalquelle 12 kann irgendeinen
Signaltyp erzeugen, beispielsweise ein digitales, analoges oder
moduliertes Signal, welches die anzuzeigenden Daten repräsentiert.
Ferner erzeugt Signalquelle 12 passenderweise ein Signal,
welches zur Konvertierung in sichtbare Daten geeignet ist, unabhängig von der
Natur der ursprünglichen
Daten, einschließlich abgetastetem
Licht oder abgetasteter Hitze, Pixeldaten, welche in einem Computerspeicher
gespeichert sind, und dergleichen. Es ist anzumerken, dass das einfache
Signalsystem aus 1 einer
Grauwerteanzeige entspricht, welche einen einfachen Datenstrom aufweist.
Das vorliegende System ist jedoch leicht auf ein Farbanzeigesystem
anzuwenden, indem drei separate Datenströme von der Signalquelle 12 verwendet
werden (entsprechend beispielsweise der drei Farbkomponenten Rot,
Grün und
Blau) und die Ströme
zur Darstellung auf der Anzeigeeinheit 16 kombiniert werden.
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Die Anzeigeeinheit 16 empfängt ein
Videosignal und stellt ein sichtbares Bild auf der Grundlage der
emp fangenen Daten dar. Die Anzeigeeinheit 16 umfasst geeigneterweise
irgendein Gerät,
welches in der Lage ist Informationen anzuzeigen, wie beispielsweise
eine Flüssigkeitskristallanzeige
(LCD), eine Kathodenstrahlröhre
(CRT) oder eine Frontsichtanzeige (HUD). In einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Anzeigeeinheit 16 einen
LCD-Flachbildschirm. Zusätzlich
umfasst die Anzeigeeinheit 16 ferner Komponenten, welche
typischerweise zu einem Anzeigesystem gehören, wie beispielsweise irgendeine
erforderliche Stromversorgung, erforderliche Speicher und dergleichen.
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Das Signalverarbeitungssystem 14 empfängt Daten
von der Signalquelle 12 und verarbeitet die Daten zur Erzeugung
eines verbesserten Videosignals, geeigneterweise durch dynamische
Kontrastmaximierung des Signals über
den Dynamikbereich der Anzeigeeinheit 16 hinweg. Das Signalverarbeitungssystem 14 stellt
dann das verbesserte Signal der Anzeigeeinheit 16 bereit.
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Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Signalverarbeitungssystem 14 gemäß den verschiedenen
Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung geeigneterweise eine
Eingabeschnittstelle 22, einen Schaltkreis zur Signalidentifikation 24 und
einen Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26. Die Eingangsschnittstelle 22 empfängt das
Signal geeignete weise von der Signalquelle 12 und stellt
die Schnittstelle zwischen Signalquelle 12 und dem Schaltkreis zur
Signalidentifikation 24 bereit. Beispielsweise kann das
Signal von der Signalquelle 12 ein analoges Signal umfassen.
Wo der Schaltkreis zur Signalidentifikation 24 digitale
Schaltkreise umfasst, umfasst die Eingangsschnittstelle 22 geeigneterweise einen Quantisierer,
welcher das analoge Signal von Signalquelle 12 in ein digitales
Signal konvertiert, welches für
die Analyse durch die digitalen Schaltkreise geeignet ist, welche
zum Identifikationskreis 24 gehören. Zusätzlich kann die Eingangsschnittstelle 22 ferner
Signalkonditionierungsfunktionen ausführen, wie beispielsweise die
Rauschfilterung oder die Kompensation von Übertragungsanomalien zwischen
Signalquelle 12 und dem Signalverarbeitungssystem 14. Die
Eingangsschnittstelle 22 führt geeigneterweise jede andere
Funktion aus, welche erforderlich sein kann, um das Signal vorzubereiten,
welches von der Signalquelle 12 zur Verarbeitung durch
die nachfolgenden Elemente des Signalverbesserungssystems 10 empfangen
wurde.
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Der Schaltkreis zur Signalidentifikation 24 empfängt auf
geeignete Weise das konditionierte Signal von der Eingangsschnittstelle 22,
wobei in geeigneter Weise jeder Frame eines Videosignals als Vorlage
verwendet wird. Der Identifikationskreis 24 analysiert
das konditionierte Signal zur Identifikation ausgewählter Eigenschaften
des Signals (z. B. die minimale und eine maximale Amplitude des
Signals), und auf der Grundlage der identifizierten Eigenschaften
bewirkt der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 die
Modifikationen der Daten, welche der Anzeigeeinheit 16 bereitgestellt
werden, um einen größeren Anteil
des Dynamikbereichs der Anzeige auszunutzen.
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Der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 empfängt das
Signal von der Eingangsschnittstelle 22 und die identifizierten,
ausgewählten
Eigenschaften des Signals vom Identifikationskreis 24.
Der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 konvertiert oder
manipuliert das Videosignal auf geeignete Weise gemäß den bestimmten
identifizierten Eigenschaften, um die Sichtbarkeit des Bildes auf
der Anzeigeeinheit 16 zu verbessern. Insbesondere verteilt
der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 die Daten im Signal über den
Dynamikbereich der Anzeigeeinheit 16 in geeigneter Weise
um.
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Die bestimmten Eigenschaften, welche
identifiziert werden sollen, können
gemäß der Natur
des Signals, der relevanten Daten zur Verbesserung, den Benutzerwünschen und
der bestimmten Anwendung ausgewählt
werden. Insbesondere umfassen brauchbare Eigenschaften die minimale,
die Spitzen-, die durchschnittliche oder mittlere, die maximale,
die Median-, die mittlere Abweichungs- oder die Standardabweichungs-Amplituden.
Zusätzlich
zu statistischen Eigenschaften können
relevante Frequenzeigenschaften des Signals durch Spektralanalyse
des Signals identifiziert werden. Die identifizierten Eigenschaften
erleichtern die Signalverarbeitung durch den Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 zur
Erzeugung eines verbesserten Signals. Es ist jedoch anzumerken,
dass der Identifikationskreis 24 zur Identifikation jeder
geeigneten Information bezüglich des
Signals konfiguriert werden kann. Anders ausgedrückt, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung jede Art der Detektion jeder Signalinformation eingesetzt werden.
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Unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C wird nun die Arbeitsweise einer beispielhaften
Ausführungsform
des Signalverbesserungssystems 10 illustriert, wobei eine
Vorlage eines digitalisierten Signals 100 in geeigneter
Weise dem Identifikationskreis 24 durch die Eingabeschnittstelle 22 (5A) bereitgestellt wird.
Der Identifikationskreis 24 wird auf geeignete Weise zur Identifikation
von zwei Eigenschaften des Signals 100 konfiguriert, wie
beispielsweise die minimalen und die maximalen Werte des Signals 100 innerhalb
der Vorlage. Der Identifikationskreis 24 identifiziert
die entsprechenden Quantitäten
und überträgt die minimalen
und die maximalen Werte an den Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26.
Der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 zieht eine Gleichspannungskomponente,
welche ungefähr gleich
dem Minimalwert des ursprünglichen
Signals 100 ist, ab, um ein verschobenes Signal 106 (5B) zu erzeugen. Um die
Ausnützung
des Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 zu maximieren, verstärkt der
Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 das verschobene
Signal 102 auf geeignete Weise auf der Grundlage des identifizierten
Maximalwerts und des maximalen Bereichs der Anzeigeeinheit 16,
so dass das verstärkte
Signal 110 einen größeren Teil des
verfügbaren
Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 verwendet. Folglich
werden relativ kleine Variationen im ursprünglichen Signal 100 zu
hochkontrastierenden Variationen im verstärkten Signal 110 konvertiert.
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Der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 kann
auch konfiguriert werden, um zusätzliche
Eigenschaften des Videosignals, welche über die minimalen und maximalen
Werte hinausgehen, zur Verbesserung der Anzeige zu betrachten. Unter
bestimmten Voraussetzungen kann die Verbesserung allein auf der
Grundlage der Eigenschaften der Anzeigeeinheit 16 und der
Minimalwerte und der Maximalwerte des Signals ineffektiv sein. Beispielsweise erzeugt
eine anormale Spitze im Signal einen untypischen hohen Maximalwert
in der Vorlage, was zu einer sehr geringen Signalverstärkung führt, sogar dann,
wenn die durchschnittliche Amplitude der Daten relativ gering ist.
Folglich kann der volle Dynamikbereich des Anzeigesystems 16 nicht
adäquat
ausgenutzt werden. Deshalb identifiziert der Identifikationskreis 24 gemäß den verschiedenen
Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung auch eine durchschnittliche
Amplitude des ursprünglichen
Signals 100. Der identifizierte Durchschnitt kann durch
den Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 ausgenutzt werden,
um zu bestimmen, wie oder ob das Signal 100 verschoben
werden sollte. Wenn beispielsweise die durchschnittliche Amplitude
des Signals dem Median des Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 entspricht,
kann es bei bestimmten Anwendungen unerwünscht sein das Signal 100 zu
verschieben; wenn der identifizierte Durchschnitt anzeigt, dass
das Videosignal sich in der Nähe
des Sättigungspegels der
Anzeigeeinheit 16 befindet, kann jedoch die Verschiebung
des Signals 100 erwünscht
sein.
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Zusätzlich kann der identifizierte
Durchschnitt die Verstärkung
beeinflussen. Beispielsweise kann, wie unten beschrieben, eine anormale
Spitze im Signal zu einer relativ geringen Verstärkung führen. Der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 kann jedoch
die Verstärkung
auf der Grundlage des geringen Durchschnitts trotz des anormalen
Spitzenwerts erhöhen.
Obwohl die anormale Spitze abgeschnitten werden kann (d. h. bis
zur Sättigung
verstärkt
werden kann), werden die Daten, welche den Benutzer interessieren,
ausreichend verstärkt
werden.
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Das Signalverarbeitungssystem 14 kann
alternativ auf der Grundlage anderer Eigenschaften des Videosignals
implementiert werden. Beispielsweise kann der Identifikationskreis 24 auf
geeignete Weise zur Identifikation der mittleren und der durchschnittlichen
Abweichung von dem Videosignal konfiguriert werden. Eine geringere
durchschnittliche Abweichung oder Standardabweichung zeigt an, dass der
Informationsgehalt um den Durchschnitt herum liegt, was einem Bild
mit geringem Kontrast entspricht. Umgekehrt bedeutet eine große Abweichung,
dass die Informationen breiter um den Durchschnitt herum gestreut
sind. Genauso zeigt der Durchschnitt an, wo die Informationen relativ
zum Dynamikbereich der Anzeigeeinheit 16 liegen. Ein großer Durchschnitt
kann anzeigen, dass das Signal oder der Informationsgehalt des Signals
in der Nähe der
Sättigung
liegt, d. h. sehr hell ist. Entsprechend kann ein geringer Durchschnitt
bedeuten, dass das Signal oder der Informationsgehalt des Signals
sich in der Nähe
der Grundlinie des Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 befindet,
d. h. sehr dunkel ist.
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Wenn der Identifikationskreis 24 einen
großen
Durchschnitt und eine geringe Abweichung für ein bestimmtes Signal identifiziert
und damit anzeigt, dass der Informationsgehalt in den Schattierungen ähnlich und
sehr hell ist, wird der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 geeigneterweise
so konfiguriert, dass (a) eine Gleichstromkomponente vom Gesamtsignal
abgezogen wird, um die durchschnittliche Amplitude des Signals zu
reduzieren (d. h. das Gesamtsignal wird dunkler); und (b) das verschobene
Signal verstärkt
wird, um einen größeren Anteil
des verfügbaren
Dynamikbereichs zu besetzen (d. h. die Unterschiede in den Amplituden
des Signals zu vergrößern). Deshalb
wird ein im Wesentlichen weißes
Bild mit relativ feinen Variationen verarbeitet, um ein im Wesentlichen
schwarzes Bild mit ausgeprägten
Variationen im Bereich von fast schwarz bis fast weiß zu erzeugen.
Dies ermöglicht
verstärkten
Kontrast der Variationen im Bild zur leichteren Unterscheidung der gewünschten
Bildinformationen.
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Ferner wird gemäß den verschiedenen Gesichtspunkten
der vorliegenden Erfindung der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 geeigneterweise
so konfiguriert, dass Signale auf der Grundlage der Informationen
vom Identifikationskreis 24 nichtlinear verarbeitet werden.
Zusätzlich
kann das Signalverarbeitungssystem 14 konfiguriert werden,
um bestimmte Informationen, wie beispielsweise Überdeckungsinformationen, welche
beispielsweise zur Anzeige der Zeit in das Signal eingefügt wurden,
zu bewahren. Unter Bezug auf die 6 bis 8 ist die vorliegende Erfindung
nützlich
bei der Anzeige von Signalen mit geringer Qualität und geringem Kontrast, was
typischerweise Signalen entspricht, welche eine geringe Abweichung,
oft auch als Sigma bezeichnet, aufweisen. Der identifizierte Mittelwert
und die Abweichung können
verwendet werden, um eine Verstärkungskurve,
wie beispielsweise eine nichtlineare, eine abschnittsweise lineare
oder eine lineare Verstärkungskurve,
zu adressieren oder auszuwählen, um
das resultierende Bild zu verbessern. Beispielsweise umfasst der
Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 geeigneterweise
einen Speicher, welcher eine Nachschlagtabelle aufweist. Der Zugriff
auf den Speicher auf der Grundlage der Eigenschaften, welche durch
Identifikationskreis 24 identifiziert wurden, vereinfacht
die Anwendung verschiedener Verstärkungskurven, welche zur Bildverbesserung
besonders geeignet sind. Deshalb können Daten verbessert werden,
ohne versehentlich Informationen zu entfernen, welche absichtlich
zum Signal hinzugefügt wurden,
wie beispielsweise Überdeckungs-,
Unterlegungs- und Symbolinformationen.
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Beispielsweise besteht, jetzt unter
Bezugnahme auf die 6A–C, das Beispielsignal der 6B entsprechend aus Sensordaten 150 (Informationsgehalt)
und Überdeckungsdaten 152.
Das kombinierte Signal weist einen Mittelwert von ungefähr 0,5 und
eine geringe Abweichung auf. Wenn die Daten über den Mittelwert und die
Abweichung einer Nachschlagtabelle im Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 bereitgestellt
werden, wird auf eine Verstärkungskurve
zugegriffen, welche zur Verbesserung der Daten und zur Erhaltung
der Überdeckungsinformationen
erstellt wurde (6A).
Folglich werden Daten außerhalb
des Sigmas gedämpft
und Daten innerhalb des Sigmas verstärkt. Dies führt zu einer Verbesserung der
Signaldaten und zur Erhaltung der Überdeckungsinformationen (6C).
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Wie ferner in den 7A–C und 8A–C demonstriert, kann die Verstärkungskurve,
welche einem bestimmten identifizierten Mittelwert und einer Abweichung
entspricht, genauso das Videosignal durch Verbesserung des Informationsgehalts
des Videosignals und durch Dämpfung
der Überdeckungs- und.
Unterlegungsdaten optimieren. Beispielsweise werden Informationen
in einem Umfeld mit einem geringen Mittelwert und einer geringen
Abweichung mit einer Verstärkungskurve
verbessert, welche Daten mit geringer Amplitude deutlich verstärkt (7A-C) ohne
die Überdeckungsinformationen
wesentlich zu beeinflussen. Umgekehrt werden Informationen in einem
Umfeld mit einem hohen Mittelwert und einer geringen Abweichung
mit einer Verstärkungskurve
verbessert, welche Daten dämpft,
welche außerhalb
der identifi zierten Abweichung fallen (8A–C). Man kann deshalb den Schluss ziehen,
dass die Verwendung von geeigneten Verstärkungskurven erlaubt, den Informationsgehalt
eines Videosignals passend auf den Dynamikbereich des Anzeigegerätes zu verteilen,
so dass weniger Dynamikbereich (z. B. weniger Grauschattierungen)
verwendet wird, um Daten, wie beispielsweise Überdeckungsinformationen, außerhalb
des festgestellten Mittelwerts und der Abweichung des Signals anzuzeigen.
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Das Signalverarbeitungssystem 14 kann
unter Verwendung herkömmlicher
Komponenten umgesetzt werden. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst beispielsweise eine geeignete
erste Ausführungsform
des Signalverarbeitungssystems 14 gemäß der vorliegenden Erfindung
einen Quantisierer 30 zur Konvertierung eines analogen
Signals in ein digitales Signal, Identifikationskreise 32, 34 zur
Identifizierung von ausgewählten
Signaleigenschaften, einen Addierkreis 36 zur Modifizierung
des Signals gemäß einer
ausgewählten
Eigenschaft, welche durch Identifikationskreis 32 identifiziert
wurde, und einen Verstärker 38 mit
variabler Verstärkung.
Quantisierer 30 empfängt
das analoge Signal 100 (5A)
von der Signalquelle 12 und konvertiert es in ein passendes digitales
Signal 102.
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Das digitale Signal 102 wird
durch den Identifikationskreis 32 und den Addierkreis 36 empfangen.
Der Identifikationskreis 32 identifiziert geeigneterweise
eine erste ausgewählte
Eigenschaft, wie beispielsweise den Minimalwert in einer Vorlage
(beispielsweise einem Frame von Videodaten) des digitalen Signals 102 und überträgt diesen
identifizierten Minimalwert zum Addierkreis 36. Der Addierkreis 36 empfängt das
digitale Signal 102 geeigneterweise an seinem positiven
Eingangsanschluss und den identifizierten Minimalwert des digitalen
Signals 102 an seinem negativen Eingangsanschluss. Dementsprechend
zieht der Addierkreis 36 den identifizierten Minimalwert
vom digitalen Signal 102 ab und gibt ein verschobenes Signal 106 an
den Verstärker 38 mit variabler
Verstärkung
und einen zweiten Identifikationskreis 34 (5B) aus.
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Der zweite Identifikationskreis 34 identifiziert geeigneterweise
eine zweite Eigenschaft des verschobenen Signals 106, wie
beispielsweise den Maximalwert der Vorlage. Der zweite Identifikationskreis 34 überträgt ein entsprechendes
Steuersignal 108 an den Verstärker 38 mit variabler
Verstärkung.
Der Verstärker 38 mit
variabler Verstärkung
umfasst geeigneterweise irgendeine Verstärkerausgangsstufe mit variabler
Verstärkung,
welche zur Erzeugung eines Videosignals auf der Grundlage des verschobenen Signals 106 konfiguriert
wird, und den Ausgang des zweiten Identifikationskreises 34.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
erzeugt der Ausgang des zweiten Identifikationskreises 34 geeigneterweise
einen Wert, welcher umgekehrt proportional zum Maximalwert des verschobenen
Signals 106 ist, d. h. ein geringerer Maximalwert führt zu größerer Verstärkung, und
umgekehrt führt
ein größerer Maximalwert
zu geringerer Verstärkung.
Der Verstärker 38 mit
variabler Verstärkung
verstärkt
das verschobene Signal 106 zur Erzeugung eines verbesserten
Signals 110 (5C).
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Die Verstärkung, welche auf das verschobene
Signal 106 durch den Verstärker 38 mit variabler Verstärkung angewandt
wird, basiert geeigneterweise auf vorbestimmten Eigenschaften der
Anzeigeeinheit genauso wie auf dem identifizierten Maximalwert 108 des
verschobenen Signals 106. Beispielsweise ist es im Allgemeinen
unerwünscht
das Signal so zu verstärken,
dass der Maximalwert des verstärkten
Signals 110 die ganze Skala des Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 übersteigt;
deshalb kann die Verstärkung
des Verstärkers 38 so
eingestellt werden, dass das resultierende Signal innerhalb des
Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 liegt.
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Gemäß verschiedenen weiteren Gesichtspunkten
dieser ersten Ausführungsform
kann der Schaltkreis zur Signalverarbeitung 14 ferner einen dritten
Identifikationskreis 31 umfassen, welcher geeigneterweise
die durchschnittliche Amplitude identifiziert. Die durchschnittliche
Amplitude kann geeigneterweise aus dem analogen Signal 100 oder
dem digitalen Signal 102 identifiziert werden. Gemäß einem bevorzugten
Gesichtspunkt dieser Ausführungsform wird
ein analoger Mittelwert 101 des analogen Signals 100,
beispielsweise unter Verwendung des Identifikationskreises 31 (z.
B. des Filters zur Mittelung 31), identifiziert. Wenn der
Mittelwert aus dem analogen Signal 100 identifiziert wird,
kann ein zweiter Quantisierer 33 vorgesehen werden. Der
zweite Quantisierer 33 konvertiert den analogen Mittelwert 101 in
geeigneter Weise in einen digitalen Mittelwert 103.
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Alle Geräte oder Schaltkreise, welche
fähig sind
die ausgewählten
Eigenschaften des Signals, beispielsweise jene, welche oben genannt
wurden, zu bestimmen, können
im Identifikationsreis 24 eingesetzt werden. Beispielsweise
kann ein Akkumulator zur Identifikation einer durchschnittlichen
Amplitude eines Daten-Frames eingesetzt werden. Solch ein Akkumulator
kann so konfiguriert werden, dass die Pixeldaten auf individueller
oder auf Vorlagen-Grundlage akkumuliert werden. Ferner kann der
resultierende Mittelwert eines gegebenen Daten-Frames zur Identifikation
einer mittleren Abweichung eingesetzt werden. Beispielsweise kann
durch Feststellung der Differenz zwischen den eingehenden Pixeln
(oder einer Vorlage von eingehenden Pixeln) und dem Mittelwert des
vorhergehenden Frames und durch Akkumulation der Differenz die mittlere
Abweichung des aktuellen Frames identifiziert werden.
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Der identifizierte Mittelwert 103 wird
geeigneterweise zur Bestimmung verwendet, wie oder ob das Signal 102 verschoben
werden soll. Wo, wie vorstehend beschrieben, der identifizierte
Mittelwert 103 dem Median des Dynamikbereichs der Anzeigeeinheit 16 entspricht,
kann es unerwünscht
sein das Signal 102 zu verschieben; wenn der identifizierte
Mittelwert anzeigt, dass das Videosignal nahe am Sättigungspegel
der Anzeigeeinheit 16 liegt, kann jedoch die Verschiebung
des Signals 102 erwünscht
sein. Deshalb empfängt
der erste Identifikationskreis 32 geeigneterweise die Ausgabe
des dritten Identifikationskreises 33 und enthält ferner
einen Mechanismus zur Abschaltung der Verschiebungsfunktion auf
der Grundlage des Mittelwerts.
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Ferner kann der Signalmittelwert,
welcher durch den dritten Identifikationskreis 31 gebildet
wird, dem Verstärker 38 mit
variabler Verstärkung
als ein Kriterium bereitgestellt werden, welches die Verstärkung des
Verstärkers 38 beeinflusst.
Beispielsweise kann, wie unten beschrieben, ein untypischer Maximalwert, beispielsweise
wegen Überdeckungs-
oder Unterlegungsinformationen im Signal, beim zweiten Identifikationskreis 34 eine
sehr geringe Verstärkung bewirken.
Ein Signal mit geringem Mittelwert kann jedoch trotz eines Maximalwerts
eine Steigerung bei der Verstärkung
bewirken, so dass die Daten, welche den Benutzer interessieren,
ausreichend verstärkt werden,
sogar obwohl die anormalen Spitzenwerte abgeschnitten werden könnten. Unter
Bezugnahme auf 9, wo
beispielsweise ein Signal eine geringe durchschnittliche Amplitude
aber einen untypischen Maximalwert aufweist, kann eine Verstärkungskurve, wie
beispielsweise Kurve 9B, zur geeigneten Verbesserung der
Informationsdaten ausgewählt
werden, während
der untypische Maximalwert unterdrückt wird. Genauso kann es unerwünscht sein
das Signal zu verstärken
oder zu verbessern, wenn ein Signalmittelwert identifiziert wird,
welcher ungefähr
dem Median-Dynamikbereich der Anzeigeeinheit 16 entspricht
und wenn eine minimale und maximale Amplitude identifiziert werden,
welche nahe der Basislinie liegen bzw. der vollen Skala entsprechen.
In einem derartigen Fall kann geeigneterweise Kurve 9A,
eine lineare Einheitsverstärkungskurve,
automatisch ausgewählt
und auf der Grundlage der kombinierten Kriterien auf das Signal
angewendet werden.
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Das Signalverarbeitungssystem 14 kann auch
unter Verwendung integrierter Schaltkreise und anderer Komponenten
ausgeführt
werden. Unter Bezugnahme auf 4 und
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Signalverarbeitungssystem 14 geeigneterweise einen
Quantisierer 40, einen Schaltkreis zur Signalidentifikation 42 und
einen Schaltkreis zur Signalverbesserung 44. Der Quantisierer
40 konvertiert
ein analoges Signal in ein digitales Signal. Der Schaltkreis zur
Signalidentifikation 42 identifiziert geeigneterweise die
gewünschten
Eigenschaften einer Vorlage des digitalisierten Signals, wie beispielsweise
Mittelwert, Median, mittlere Abweichung oder Standardabweichung.
Gemäß dieser
Ausführungsform
identifiziert der Schaltkreis zur Signalidentifikation 42 geeigneterweise
den Mittelwert und die mittlere Abweichung des digitalisierten Signals.
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Jede Komponente, jedes Gerät oder jeder Schaltkreis,
welche in der Lage sind den Mittelwert und die mittlere Abweichung
eines Signals zu identifizieren, können verwendet werden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
dieser zweiten Ausführungsform
umfasst der Identifikationskreis 42 ein programmierbares
Logikgerät
(PLD), welches zur Identifikation der relevanten Eigenschaften programmiert wird.
Ein Teil des PLDs kann zur Identifikation des Signalmittelwerts 422 der
Signalvorlage konfiguriert werden. Ein zweiter Teil des PLD kann
in geeigneter Weise konfiguriert werden, um die Abweichung 424 der
Signalvorlage, beispielsweise als die mittlere Abweichung oder als
die Standardabweichung, zu identifizieren.
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Der Schaltkreis zur Signalverbesserung 44 umfasst
geeigneterweise einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM),
welcher wenigstens eine Nachschlagtabelle speichert und geeigneterweise Verstärkungskurven
enthält,
welche zur selektiven Signalverbesserung auf ein Videosignal angewendet werden.
Gemäß verschiedenen
Gesichtspunkten dieser Ausführungsform
enthält
der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 44 eine endliche
Anzahl von Verstärkungskurven.
Die Kurven, welche im Schaltkreis zur Signalkonvertierung 44 gespeichert
sind, können
in geeigneter Weise auf der Grundlage der Signaleigenschaften ausgewählt werden.
Die Anzahl der potenziellen Kombinationen von Signaleigenschaften
kann jedoch die endliche Anzahl von Verstärkungskurven überschreiten,
welche in das PROM des Schaltkreises zur Signalkonvertierung 44 programmiert
sind.
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Zur Erleichterung der Programmierung
und der Adressierung des PROM und gemäß verschiedenen Gesichtspunkten
der vorliegenden Erfindung kann der Identifikationskreis 42 deshalb
ferner die jeweiligen Decodierbereichskreise 426 und 428 umfassen.
Jeder Decodierbereichskreis 426 decodiert zur Erzeugung
eines einheitlichen Wertes in geeigneter Weise einen Bereich identifizierter
Mittelwerte. Beispielsweise kann der Decodierbereichskreis 426 zur Ausgabe
eines identifizierten Mittelwertes von 0,5 für alle identifizierten Mittelwerte
im Bereich von 0,4 bis 0,6 konfiguriert werden. Genauso decodiert
der Decodierbereichskreis 428 in geeigneter Weise einen Bereich
von identifizierten durchschnittlichen Abweichungswerten mit einem
bestimmten Wert. Dementsprechend empfangen die Decodierbereichskreise 426, 428 den
identifizierten Mittelwert bzw. die identifizierte durchschnittliche
Abweichung vom Identifikationskreis 422 für den Mittelwert
und vom Identifikationskreis 424 für die Abweichung. Die Decodierbereichskreise 426, 428 stellen
dem Schaltkreis zur Signalverbesserung 44 einen bereichsdecodierten identifizierten
Mittelwert und eine bereichsdecodierte identifizierte Abweichung
bereit.
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Der bereichsdecodierte identifizierte
Mittelwert und die bereichsdecodierte identifizierte Abweichung
werden geeigneterweise als Adresseingaben dem PROM bereitgestellt.
Das PROM wird geeigneterweise mit den Daten entsprechend der ausgewählten Verstärkungskurven
programmiert. Beispielsweise können
alle Adressen innerhalb eines bestimmten Bereichs den Signalausgaben
für einen bestimmten
identifizierten Mittelwert und einen Bereich von identifizierten
Abweichungswerten entsprechen. Genauso speichert ein anderer Adressbereich in
geeigneter Weise Werte, welche den Signalausgaben eines zweiten
identifizierten Mittelwerts über
den gleichen Bereich von identifizierten Abweichungswerten entsprechen.
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Wenn die bereichsdecodierten Informationen
benutzt werden, um auf eine bestimmte Adresse im PROM zuzugreifen,
erzeugt das PROM eine Ausgabe, welche dem Signal entspricht, welches
gemäß der bereichsdecodierten
Informationen verstärkt
wurde. Die Anwendung der Verstärkung
auf das ursprüngliche
Signal unter Verwendung des PROM verbessert das Signal deshalb selektiv
gemäß der entsprechenden
Verstärkungskurve.
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Wie oben angesprochenen kann der
Schaltkreis zur Signalverarbeitung 14 der vorliegenden
Erfindung in geeigneter Weise im Zusammenhang mit einem Farbanzeigesystem
unter Verwendung von drei separaten Datenströmen von der Signalquelle 12 (beispielsweise
entsprechend dreier Farbkomponenten wie etwa Rot, Grün und Blau)
und durch Kombination der Ströme
zur Darstellung auf der Anzeigeeinheit 16 angewendet werden.
Beispielsweise umfasst, unter Bezugnahme auf 10 und gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das Eingangssignal 200 von
der Signalquelle 12 geeigneterweise die drei separaten
Datenströme, welche
Rot 200R, Grün 200G und
Blau 200B entsprechen. Das Eingangssignal 200 wird
in geeigneter Weise vom Schaltkreis zur Signalverarbeitung 14 empfangen.
Ein geeigneter Schaltkreis zur Signalverarbeitung 14 gemäß dieser
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst den Eingangsmittelwertdetektor 50,
die Schnittstelle 22, den Identifikationskreis 24 und
den Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26.
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Der Mittelwertdetektor 50 empfängt in geeigneter
Weise das analoge Eingangssignal 200 und stellt die mittlere
Amplitude des Eingangssignals 200 fest. Jeder Schaltkreis,
jede Komponente oder jedes Gerät,
welche fähig
sind den Mittelwert eines analogen Signals festzustellen, kann als
Eingangsmittelwertdetektor 50 eingesetzt werden. Unter
Bezug auf 11 umfasst
ein bevorzugter Eingangsmittelwertdetektor 50 gemäß dieser
dritten Ausführungsform einen
herkömmlichen
Operationsverstärker,
wie beispielsweise einen TLE 2064 von Texas Instruments. Wie
in 11 gezeigt, werden
die Eingangssignale 200R, 200G und 200B von
Filter 52 über
einen addierenden Anschluss empfangen. Filter 52 stellt
dementsprechend die mittlere Amplitude des Signals 200 fest
und stellt die mittlere Amplitude 204 der Schnittstelle 22 über einen
Multiplexer bereit.
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Die Schnittstelle 22 umfasst
geeigneterweise Analog/Digital-Wandler (ADCs), welche analoge Signale
aufnehmen, wie beispielsweise das Ausgangssignal 204 vom
Mittelwertdetektor 50, und wandelt die analogen Signale
in digitale Signale um. Gemäß dieser
dritten Ausführungsform
umfasst eine bevorzugte Eingangsschnittstelle 22 einen
AD9058 von Analog Devices (ADC) 54. Die Eingangssignale 200R, 200G und 200B und
der analoge Signalmittelwert 204 werden jeder von individuellen
ADCs 54 empfangen. Der ADC 54 stellt ein digitalisiertes
Signal 208R, 208G und 208B (zusammen
Signal 208) und ein digitalisiertes Mittelwertsignal 206 dem Schaltkreis
zur Signalidentifikation 24 bereit.
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Der Schaltkreis zur Signalidentifikation 24 identifiziert
in geeigneter Weise die Eigenschaften eines Signals. Genauer gesagt
identifiziert der Identifikationskreis 24 gemäß dieser
dritten Ausführungsform
in geeigneter Weise die minimale Amplitude eines digitalen Eingangssignals 208 innerhalb
einer Vorlage. Wie oben diskutiert kann jeder Schaltkreis, jede
Komponente oder jedes Gerät,
welche in der Lage sind die minimale Amplitude eines Signals zu identifizieren,
den Schaltkreis zur Signalidentifikation 24 umfassen. Gemäß dieser
dritten Ausführungsform umfasst
der Identifikationskreis 24 ein programmierbares Logikgerät (PLD) 56.
PLDs umfassen typischerweise verschiedene Konfigurationen von logischen
Gattern, wie beispielsweise AND, OR und NOR Gatter. PLDs können in
geeigneter Weise zur Implementierung verschiedener Algorithmen konfiguriert
(oder programmiert) werden. Dementsprechend kann PLD 56 geeigneterweise
zur Ausführung
verschiedener arithmetischer Operationen konfiguriert werden, wie
beispielsweise jenen, welche zur Identifizierung einer Reihe von
Signaleigenschaften verwendet werden. Ein geeignetes PLD 56 umfasst
den EPM7256E von Altera.
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Gemäß dieser dritten Ausführungsform
wird das PLD 56 zur Identifikation der minimalen Amplitude
des Signals 208 konfiguriert. Das PLD 56 wird
ferner zur Verschiebung eines Signals auf der Grundlage der minimalen
Amplitude des Signals 206 (d. h. es zieht das identifi zierte
Minimum vom Signal ab) und genauso zur Verschiebung des Mittelwerts
des Signals auf der Grundlage der minimalen Amplitude des Signals 208 konfiguriert
(d. h. es zieht das identifizierte Minimum vom Mittelwert des Signals
ab). Das PLD 56 kann zur Identifikation der minimalen Amplitude des
Eingangssignals 208, 208G und 208B programmiert
werden. Gemäß einem
bevorzugten Gesichtspunkt dieser dritten Ausführungsform wird das PLD 56 in
geeigneter Weise zur Identifikation der minimalen Amplitude des
Eingangssignals 208G konfiguriert.
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Genauer gesagt empfängt das
PLD 56 geeigneterweise die Eingangssignale 208, 208G und 208B sowie
einen Signalmittelwert 206. Das PLD 56 identifiziert
die minimale Amplitude des grünen
Signals 208G der Eingangssignale 208, 208G und 208B sowie
des Signalmittelwerts 206. Die resultierenden Signale werden
als die verschobenen Signale 210, 210G, 210B und 210M bereitgestellt.
Die Identifizierung und Anwendung einer minimalen Amplitude eines
einzelnen Datenstroms, wie beispielsweise Signal 208G (Grün), ist
insbesondere zur Anpassung eines monochromen Signals nützlich,
welches an eine Farbanzeige übertragen
wird.
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Der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 empfängt den
Ausgang vom Identifikationskreis 24, genauer gesagt vom
PLD 56. Wie oben diskutiert, konvertiert oder manipuliert
der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 in geeigneter
Weise ein Signal gemäß bestimmten
Signaleigenschaften, wie durch Identifikationskreis 24 identifiziert.
Gemäß dieser
dritten Ausführungsform
manipuliert der Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 das
Signal gemäß dem Mittelwert
und der minimalen Amplitude des Signals über das Signal 210M (der
Differenz zwischen der durchschnittlichen Amplitude und der minimalen
Amplitude). Während
eine Reihe von Schaltkreisen, Komponenten oder Geräte in der
Lage sind ein Signal zur Erzeugung eines gewünschten oder verbesserten Ausgangssignals
zu manipulieren, umfasst ein bevorzugter Schaltkreis zur Signalkonvertierung 26 gemäß dieser
dritten Ausführungsform
mehrere PROMs 58, wie beispielsweise einen 28HC256 von Atmel.
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Jeder PROM 58 versieht in
geeigneter Weise die Signalkonvertierung für eine der Komponenten des
Videosignals (d. h. das rote, grüne
oder blaue Signal) und speichert eine Reihe von Verstärkungskurven,
welche durch Nachschlagtabellen zugänglich sind. PROM 58 wird
geeigneterweise derart programmiert, dass jede Kombination von verschobenem
Signalmittelwert und verschobener Videosignalkomponente, welche
an den Adresseingängen
des PROM 58 angelegt werden, eine Ausgabe auf den Datenleitungen
erzeugt, welche einem Videosignal entspricht, welches gemäß einer
ausgewählten
Verstärkungskurve
verstärkt
wurde. Deshalb wird jedem PROM 58 eines der verschobenen
Videosignale 210R, 210G, 210B sowie der
verschobene Signalmittelwert 210M vom PLD 56 bereitgestellt.
Der verschobene Signalmittelwert 210M wird in geeigneter
Weise an den Adresseingängen
mit H-Pegel des
PROM 58 derartig vorgesehen, dass der verschobene Signalmittelwert 210M den
passenden Bereich der Speicheradressen auswählt (d. h. die passende Verstärkungskurve).
Das relevante verschobene Videosignal 210 wird genauso
an den Adressen mit L-Pegel vorgesehen, um auf bestimmte Daten innerhalb
des PROM 58 zur Erzeugung einer verstärkten Videoausgabe zur Bereitstellung
an die Anzeigeeinheit 16 zuzugreifen.
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Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, besonders
die aktive Optimierung des Videosignals zur automatischen Steuerung
der Helligkeit und des Kontrasts einer Anzeigeeinheit, können in
geeigneter Weise auf einen breiten Bereich von Szenarien angewendet
werden. Beispielsweise erlaubt eine kürzlich in Fahrzeuge eingebaute
Funktion einem Benutzer den Zugriff auf Landkartendaten aus einem
Bordcomputer. Diese Landkartendaten können Straßeninformationen oder eine
topografische Landkarte eines gegebenen Gebietes umfassen. Die Anzeige
der Landkarte kann in das Armaturenbrett, beispielsweise auf einem
LCD-Bildschirm, integriert werden oder als ein HUD konfiguriert
werden, welches auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert
wird. Typischerweise sind derartige Landkarten mit geringem Kontrast
versehen, welcher feine Schattierungen von Braun, Grün oder Gelb
umfasst, so dass die Unterscheidung zwischen verschiedenen Schattierungen
schwierig ist. Die Ablenkung der Aufmerksamkeit eines Fahrers von
der Straße
auf die Konzentration auf eine Landkartenanzeige mit geringem Kontrast
(oder der Versuch eine verbesserte Anzeige manuell einzustellen)
stellt offensichtliche Gefahren dar. Durch die Anwendung der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit der Landkartenanzeige können die
Helligkeit und der Kontrast des Bildes automatisch optimiert und
die potenzielle Ablenkung des Fahrers reduziert werden.
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Im Ergebnis manipuliert der Schaltkreis
zur Signalkonvertierung das Videosignal zur Erzeugung eines gewünschten
Ausgangsvideosignals. Dementsprechend können jede Anzahl oder Konfiguration von
Verstärkungskurven,
abhängig
von den gewünschten
Eigenschaften des Ausgangsvideosignals, eingesetzt werden. Beispielsweise kann,
wie oben diskutiert, die vorliegende Erfindung zur Verbesserung
des Informationsgehalts eines Videosignals eingesetzt werden. Die
Art oder der Umfang der Verbesserung wird geeigneterweise durch
bestimmte Verstärkungskurven
gesteuert, welche in den Schaltkreisen der Signalkonvertierung oder
der Signalverbesserung enthalten sind.
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Während
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung unabhängig vom Typ der Anzeigeeinheit
in geeigneter Weise zur Verbesserung eines Videosignals eingesetzt
werden können,
sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung insbesondere vorteilhaft, wenn
sie mit einer LCD-Anzeige verwendet werden. Wie oben diskutiert,
weisen LCD-Anzeigen einen begrenzten Dynamikbereich auf. Wo beispielsweise
ein Eingangsvideosignal auf 256 Schattierungen quantisiert ist und
die LCD-Anzeige auf 64 Grauschattierungen begrenzt ist, verlieren
typische Anzeigen viele von den Informationen des Videosignals oder
stellen sie wenigstens nicht wahrnehmbar dar. Dementsprechend analysiert
die vorliegende Erfindung den Informationsgehalt und konvertiert
oder manipuliert das Videosignal derartig, dass die Informationen über einen
größeren Anteil
des verfügbaren
Dynamikbereichs verteilt werden. Verteilung oder Verbesserung des
Informationsgehalts des Videosignals gemäß der vorliegenden Erfindung
reduziert in geeigneter Weise Informationsverlust, welcher entstehen
würde,
wenn die Informationen nur über
ein paar Grauschattierungen (über
einen kleinen Teil des Dynamikbereichs) angezeigt würden.
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Die vorstehende Beschreibung der
bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen
und die beste Ausführungsform der
Erfindung, welche dem Anmelder zum Zeitpunkt der Anmeldung bekannt
waren, wurden zum Zwecke der Illustration und der Beschreibung vorgelegt.
Es besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit oder die Absicht die
Erfindung auf die genaue offenbarte Ausgestaltung zu begrenzen,
und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im
Sinne der vorliegenden Erfindung möglich. Beispielsweise können die
allgemeinen Prinzipien der sensorischen Signalidentifikation und
Signalkonvertierung auf andere als Videosignale, beispielsweise
auf Sonarsignale, angewandt werden. Die Funktionen der Signalidentifikation,
welche durch das PLD ausgeführt
werden, können
ferner ebenso in einem PROM untergebracht werden; genauso können die Funktionen,
welche in einem PROM ausgeführt
werden, durch die Verwendung eines Prozessors realisiert werden.
Die verschiedenen Ausführungsformen wurden
zur Erklärung
der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung ausgewählt und beschrieben,
damit andere Durchschnittsfachleute befähigt werden die Erfindung in
verschiedenen Ausführungsformen
und mit verschiedenen Modifikationen, welche zur bestimmten, ins
Auge gefassten Verwendung passen, am günstigsten einzusetzen.