DE69828855T2

DE69828855T2 - Schaltung zur detektion des schwarzwertpegels eines videosignals

Info

Publication number: DE69828855T2
Application number: DE69828855T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Takeshima; Atsuhisa Kageyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: KR20000065192A; BR9805923A; WO1998039928A1; KR100365847B1; CN1144474C; CZ294402B6; JP4063889B2; JP2000513902A; EP0914747B1; EP0914747A1; CZ348398A3; US5920351A; CN1217855A; DE69828855D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals und insbesondere eine Erfassungsschaltung, die einen Schwarzpegel mit höherer Genauigkeit erfassen kann, sodass der erfasste Schwarzpegel zur Steuerung einer Videoanzeige benutzt werden kann.
Eine herkömmliche Schwarzpegel-Erfassungsschaltung für ein Videosignal wurde mit der JPO Unexamined Publication Nr. H02-12427 offen gelegt. 8 ist ein Blockschaltbild der herkömmlichen Schwarzpegel-Erfassungsschaltung für ein Videosignal.
Ein Vergleicher 21 gibt ein Signal mit hohem Pegel an einen ersten Eingangsanschluss einer UND-Schaltung 22 aus, wenn ein neu in den Vergleicher 21 eingegebener abgetasteter Wert kleiner ist als der gegenwärtige Minimalwert des empfangenen Videosignals. Eine Subtraktionsschaltung 23 berechnet eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Minimalwert und dem nächsten abgetasteten Wert des Videosignals, und eine Absolutwertschaltung 25 findet einen Absolutwert der Differenz. Ein Vergleicher 27 vergleicht den Absolutwert der von der Absolutwertschaltung 25 gelieferten Differenz mit einem von einer Pegeleinstellschaltung 26 zugeführten Quantisierungsfehler. Wenn der Absolutwert der Differenz größer als der Quantisierungsfehler ist, wird ein Signal mit hohem Pegel von dem Vergleicher 27 an einen zweiten Eingangsanschluss der UND-Schaltung 22 ausgegeben. Die Ausgänge der Vergleicher 21 und 27 werden in die UND-Schaltung 22 geführt, und wenn die UND-Schaltung 22 ein Signal mit hohem Pegel ausgibt, hält eine Speicherschaltung 24 den neu abgetasteten Wert und erneuert dann den gegenwärtigen Minimalwert.
Wenn die obige Struktur verwendet wird, kann Drift infolge des Quantisierungsfehlers vermieden werden, wenn der Minimalwert gemessen wird, aber Störungen anders als der Quantisierungsfehler haben zu einem Fehler beim Erfassen des Schwarzpegels beigetragen. Wenn z.B. Impulsstörungen, etwa negative Störspitzen, die niedriger als der Schwarzpegel sind, in dem Videosignal enthaften sind, werden die Impulsstörungen irrtümlich als der Schwarzpegel des Videosignals erfasst. Demzufolge wird, wenn dieses fehlerhafte Ergebnis der Schwarzpegelerfassung als ein automatisches Regelsignal für die Helligkeit und den Kontrast bei der Anzeige eines Videos verwendet wird, das Video getrennt von einem wirklichen Bild ungeeignet abgeglichen, wodurch ein unangenehm anzusehendes Video erzeugt wird.
Wenn die obige herkömmliche Struktur verwendet wird, werden überdies fortlaufend Minimalwerte erfasst, wodurch Störungen außerhalb der Videosignalperiode, z.B. in einer Bildaustastperiode, erfasst werden können. Wenn dieses Ergebnis der Schwarzpegelerfassung als das automatische Regelsignal für die Helligkeit und den Kontrast beim Anzeigen des Videos verwendet wird, verschlechtert es die Bildqualität weiter.
Eine Schaltung zum automatischen Einstellen des Schwarzpegels in einem Fernsehempfänger ist aus dem Dokument US-A-3 976 836 bekannt. Die beschriebene Schaltung vergleicht ein eingegebenes Videosignal mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Dieser Vergleich wird während der Horizontal- oder Vertikalaustastperiode unterbunden, um einen Wert für den Schwarzpegel zu bestimmen, der nur von den Daten der Videoperiode abhängt. Diejenigen Werte des eingegebenen Videosignals, die kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert sind, werden zeitlich gemittelt und zu dem Eingangs-Videosignal zurückgeführt, um den Schwarzpegel zu steuern.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schwarzpegelschätzung in einem Videosignal zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erfüllt.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche spezifiert.
Die Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels des Videosignals kann daher Erfassungsfehler infolge von Störungen verringern, indem ein Schwarzpegel nur während einer videoperiode des Videosignals gemessen wird, und kann außerdem einen stabilen Schwarzpegel erfassen, indem während einer Austastperiode automatisch ein Minimalwert initialisiert wird. Demzufolge kann ein erfasster Schwarzpegel wirkungsvoll als ein Signal benutzt werden, das die Bildqualität Halbbild für Halbbild oder Vollbild für Vollbild steuert. Dieses Erfassungsergebnis kann als ein automatisches Regelsignal für die Helligkeit und den Kontrast beim Anzeigen eines Videos verwendet werden, wodurch eine Anzeige als Reaktion auf ein wirkliches Bild geeignet abgeglichen werden kann, um ein angenehmer zu betrachtendes Video zu zeigen.
Die erfindungsgemäße Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels des Videosignals umfasst weiter die folgenden Elemente:
eine erste Erfassungsempfindlichkeits-Einstellschaltung, die die Empfindlichkeit der Schwarzpegelerfassung durch Multiplizieren eines spezifizieren Wertes mit einem Anfangswert einstellt, der zum Initialisieren der Ausgabe der Minimalwert-Erneuerungsschaltung verwendet wird, und
eine zweite Erfassungsempfindlichkeits-Einstellschaltung, die die Ausgabe der Minimalwert Erneuerungsschaltung durch einen spezifizierten Wert teilt, der in der ersten Erfassungsempfindlichkeits-Einstellschaltung verwendet wird, bevor dieselbe ausgegeben wird.
Ein Ausgang der zweiten Erfassungsempfindlichkeits-Einstellschaltung wird einer Speicherschaltung zugeführt. Daher wird durch die Minimalwert-Erneuerungsschaltung während des Vertikal-Austastimpulses ein Minimalwert initialisiert, und der Anfangswert wird mit der ersten Erfassungsempfindlichkeits-Einstellschaltung mit dem spezifizierten Wert multipliziert. Der aus dem eingegebenen Videosignal extrahierte Schwarzpegel wird mit dem mit dem spezifizierten Wert multiplizierten Anfangswert verglichen. Wenn der extrahierte Schwarzpegel kleiner ist als dieser multiplizierte Anfangswert, wird eine Differenz dazwischen berechnet. Der durch die Minimalwert-Erneuerungsschaltung initialisierte Minimalwert wird korrigiert, um unter Verwendung der Differenz erneuert zu werden, und dann wird der erneuerte Minimalwert mit einem spezifizierten Wert multipliziert, bevor er abgegriffen (ausgegeben) wird. Weil die Differenz als solche nicht wie sie ist ausgegeben wird, wird der obige Vorgang immer wieder wiederholt, bevor der Schwarzpegel extrahiert wird. Als Folge dieser Verzögerungsaktion sollte der extrahierte Minimalwert nicht direkt in dem Erfassungsergebnis widergespiegelt werden, um so einen Erfassungsfehler infolge von Impulsstörungen zu vermeiden.
Wenn dieses Erfassungsergebnis zur Steuerung einer Videoanzeige verwendet wird, kann daher ein stabiles Video ohne Flimmern usw. angezeigt werden.
1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Schwarzpegels eines Videosignals nach Ausführung 1 der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt Wellenformen, die eine Arbeitsweise von Ausführung 1 veranschaulichen. Das heißt:
2(A) veranschaulicht eine Wellenform eines analogen Eingangs-Videosignals,
2(B) veranschaulicht eine Wellenform eines Erfassungsperiodenimpulses,
2(C) veranschaulicht eine Wellenform eines Vertikal-Austastimpulses,
2(D) veranschaulicht eine Wellenform eines erfassten Minimalwertes in digitaler Form,
2(E) veranschaulicht eine Wellenform, die Änderungen eines erfassten Minimalwertes in analoger Form darstellt, und
2(F) veranschaulicht eine Wellenform, die Änderungen eines gepeicherten erfassten Minimalwertes darstellt.
3 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Schwarzpegels eines Videosignals nach Ausführung 2 der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt Wellenformen, die einen Unterschied zwischen einer Arbeitsweise von Ausführung q und einer Arbeitsweise von Ausführung 2 darstellen. Das heißt:
4(A) veranschaulicht eine Wellenform eines Vertikal-Austastimpulses,
4(B) veranschaulicht eine Wellenform, die Änderungen eines Ausgangs einer Speicherschaltung 7a darstellen, und
4(C) veranschaulicht eine Wellenform, die Änderungen eines Ausgangs einer Speicherschaltung 7b darstellen.
5 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Schwarzpegels eines Videosignals nach Ausführung 3 der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Schwarzpegels eines Videosignals nach Ausführung 4 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Schwarzpegels eines Vdeosignals nach Ausführung 5 der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals.
Exemplarische Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Verweis auf 1 bis 7 beschrieben.
Ausführung 1
1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Schwarzpegels eines Videosignals nach Ausführung 1 der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Wellenform, die eine exemplarische Arbeitsweise von Ausführung 1 darstellt.
In 1 ist ein A/D-Umsetzer mit 20 bezeichnet. Ein Subtrahierer 1 empfängt Ausgabedaten von einem zweiten Begrenzer 6 an seinem Anschluss A sowie ein Videosignal an seinem Anschluss B und gibt ein Ergebnis des Subtrahierens des Videosignals von den Ausgabeda ten des zweiten Begrenzers 6 aus. Ein erster Begrenzer 2 empfängt eine Ausgabe von dem Subtrahierer 1 und gibt "0" aus, wenn der empfangene Wert nicht großer als "0" ist, und gibt den empfangenen Wert wie er ist aus (d.h. den tatsächlichen Empfangswert), wenn der empfangene Wert größer als "0" ist. Die Differenzerfassungsschaltung umfasst den A/D-Umsetzer 20, den Subtrahierer 1 und den Begrenzer 2.
Ein UND-Gatter 3 empfängt einen Erfassungsperiodenimpuls, der während einer Periode des Erfassens eines Schwarzpegels "1" und während anderer Perioden "0" ist. Das UND-Gatter 3 empfängt auch eine Ausgabe von dem ersten Begrenzer 2 und gibt "0" aus, wenn der Erfassungsperiodenimpuls "0" ist, oder die Ausgabe des ersten Begrenzers 2 wie sie ist, wenn der Erfassungsperiodenimpuls "1" ist. Das UND-Gatter arbeitet als Schaltkreis.
Ein Selektor 4 empfängt einen Anfangswert des Schwarzpegels des Videosignals, eine Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 und einen Vertikal-Austastimpuls, der einmal in einer Vertikal-Austastperiode des Videosignals erzeugt wird, und gibt einen Anfangswert während des Vertikal-Austastimpulses aus und gibt für andere Perioden die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6 aus.
Ein Subtrahierer 5 empfängt eine Ausgabe von dem Selektor 4 an seinem Anschluss A sowie eine Ausgabe von dem UND-Gatter an seinem Anschluss B und gibt ein Ergebnis der Subtraktion der UND-Gatter-Ausgabe von der Ausgabe des Selektors 4 aus. Der zweite Begrenzer 6 empfängt eine Ausgabe des Subtrahierers 5 und gibt "0" aus, wenn der Empfangswert nicht größer als "0" ist, und gibt den Empfangswert wie er ist aus, wenn der Empfangswert größer als "0" ist. Die Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 wird dem Anschluss A des Subtrahierers 1 zugeführt. Die Minimalwert-Erneuerungsschaltung umfasst den Selektor 4, den Subtrahierer 5 und den zweiten Begrenzer 6.
Eine Speicherschaltung 7a empfängt die Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 und wird durch den Vertikal-Austastimpuls getriggert, um einen erneuerten Minimalwert als den Schwarzpegel auszugeben. Der Speicher 7a fungiert als Speicherschaltung.
Eine Arbeitsweise der obigen Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals wird mit Verweis auf 2 erklärt. Der A/D-Umsetzer von 1 wandelt ein in 2A gezeigtes Eingangs-Videosignal eines Analogwertes in einen Digitalwert um, wodurch das Eingangs-Videosignal quantisiert wird. 2A zeigt, dass ein Helligkeitspegel des Videosignals (nur ein Datenabschnitt ausschließlich Wellenformen eines Synchronsignals und der gleichen) in einem oberen Abschnitt größer und in einem unteren Abschnitt kleiner ist.
Der Subtrahierer 1 empfängt die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6 sowie das zugeführte Videosignal und subtrahiert das Videosignal von der Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 und gibt dann ein Ergebnis der Subtraktion aus.
Der erste Begrenzer 2 empfängt eine Ausgabe von dem Subtrahierer 1 und gibt "0" aus, wenn der Empfangswert nicht größer als "0" ist, und gibt für andere Fälle den Empfangswert aus wie er ist. Mit anderen Worten, der erste Begrenzer 2 gibt die zugeführten Daten nur aus, wenn das zugeführte Videosignal kleiner ist als die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6.
Das UND-Gatter 3 empfängt den Erfassungsperiodenimpuls, der während einer Periode des Erfassens des Schwarzpegels des Videosignals "1" ist, und für andere Perioden "0" ist, wie in 2B gezeigt. Das UND-Gatter 2 empfängt auch die Ausgabe von dem ersten Begrenzer 2 und gibt dann "0" aus, wenn der Erfassungsperiodenimpuls "0" ist, und gibt die Ausgabe von dem ersten Begrenzer 2 wie sie ist aus, wenn der Erfassungsperiodenimpuls "1" ist. Die Aufgabe dieser Struktur ist, die Schaltung der vorliegenden Erfindung nur während einer Periode zu betreiben, wenn der Schwarzpegel erwünscht erfasst wird, d.h. eine Periode, wo Videosignaldaten ausschließlich der Perioden des Synchronsignals und des Ausgleichungsimpulses zugeführt werden.
Der Selektor 4 empfängt einen Anfangswert des Minimalwertes des Videosignals, eine Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 und den Vertikal-Austastimpuls, der einmal in der Vertikal-Austastperiode erzeugt wird, wie in 2C gezeigt, und gibt den Anfangswert während des Vertikal-Austastimpulses aus und gibt für andere Perioden die Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 aus. Eine Aufgabe dieser Struktur ist, jeden Minimahlwert des Videosignals, der in dem vorangehenden Vollbild oder Halbbild erfasst wird, zu initialisieren. In der Schaltung der vorliegenden Erfindung ist der Anfangswert des Videosignals durch den in den Selektor 4 geführten Anfangswert gegeben, und wenn ein Videosignal, das kleiner als der Anfangswert ist, nicht kommt, wird der Anfangswert als der Schwarzpegel des Videosignals ausgegeben.
Der Subtrahierer 5 empfängt die Ausgabe des Selektors 4 sowie die Ausgabe von dem UND-Gatter 3 und gibt ein Ergebnis des Subtrahierens der Ausgabe des UND-Gatters 3 von der Ausgabe des Selektors 4 aus. Mit anderen Worten, der Subtrahierer 5 subtrahiert eine Differenz zwischen den Ausgabedaten des zweiten Begrenzers 6 und dem zugeführten Videosignal von den Ausgabedaten des Selektors 4, wenn das zugeführte Videosignal kleiner ist als die Ausgabe von dem Selektor 4 (d.h. der Anfangswert oder die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6).
Der zweite Begrenzer 6 empfängt die Ausgabe von dem Subtrahierer 5 und gibt "0" aus, wenn der Empfangswert nicht größer als "0" ist, und gibt für andere Fälle den Empfangswert aus wie er ist (die Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 wird in den Anschluss A des Subtrahierers 1 geführt). Entsprechend dieser Arbeitsweise, verhindert, wenn ein außerordentlich kleines Videosignal infolge eines Einflusses von Störungen zugeführt wird, der zweite Begrenzer 6, dass der Minimalwert negativ ist. Wie in 2D und 2E gezeigt, wird, wenn der Erfassungsperiodenimpuls "1" ist, der Minimalwert, der von dem zweiten Begrenzer 6 ausgegeben wird, jedesmal erneuert, wenn das Videosignal zugeführt wird. Die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6 werden in 2D in einer digitalen Form ausgedrückt, während sie in 2E in einer analogen Form ausgedrückt werden. Wenn der Erfassungsperiodenimpuls "0" ist, bleiben die Ausgabedaten ohne Änderungen gleich.
Die Speicherschaltung 7a empfängt die Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 und wird von dem Vertikal-Austastimpuls getriggert, um ein Erfassungsergebnis auszugeben. Die Ausgabedaten von der Speicherschaltung 7a ändern sich, wie in 2F gezeigt. 2D und 2E zeigen, dass die durch die Speicherschaltung 7a gespeicherten Daten durch den Vertikal-Austastimpuls getriggert werden, um von Z0 auf Z1 erneuert zu werden. Zur gleichen Zeit gibt der Selektor 4 den Anfangswert aus, wodurch sich die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6 von Z1 auf den Anfangswert ändern.
Dieser Anfangswert wurde gesetzt, damit ein Helligkeitssignal in dem folgenden Schritt durch den erfassten Schwarzpegel nicht übermäßig kompensiert werden sollte, und dennoch dieser Anfangswert noch fein einstellbar ist, um das am besten geeignete Bild zu erlangen.
In dieser Ausführung ist das UND-Gatter, das als der Schaltkreis fungiert, hinter dem ersten Begrenzer 2 platziert, jedoch kann das UND-Gatter hinter dem Subtrahierer 5 oder hinter dem zweiten Begrenzer 6 platziert werden, um Eingabedaten während einer Periode auszugeben, wenn der Erfassungsperiodenimpuls zugeführt wird, oder die Ausgaben bis dahin für andere Perioden zu bewahren.
Eine andere Modifikation könnte wie folgt implementiert werden: Entfernen des UND-Gatters 3, Führen der Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 in den Anschluss B des Subtrahierers 5, dann Führen einer Ausgabe von dem A/D-Umsetzer 20 sowie ein Umkehrsignal des Erfassungsperiodenimpulses in ein ODER-Gatter und Führen einer Ausgabe von dem ODER-Gatter in den Anschluss B des Subtrahierers 1. Demzufolge wird die Ausgabe von dem A/D- Umsetzer 20 nur während einer Periode in den Subtrahierer 1 geführt, wenn der Erfassungsperiodenimpuls zugeführt wird.
Dieser Ausführung und den Modifikationen entsprechend ermöglicht es die obige Struktur, Daten nur während der Erfassungsimpulsperiode auszugeben, wodurch der Schwarzpegel des digitalisierten Videosignals für jedes Vollbild oder jedes Halbbild genau erfasst werden kann.
Ausführung 2
3 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals, die in Ausführung 2 der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Unterschied zwischen Ausführung 2 und Ausführung 1 besteht darin, dass die in Ausführung 1 verwendete Speicherschaltung 7a durch ein zyklisches Filter mit einem zyklischen Koeffizienten "k" ersetzt wurde. Das zyklische Filter umfasst die folgenden Elemente:

(a) einen Verstärker 8a zum Empfangen einer Ausgabe des zweiten zweiten Begrenzers 6 und eines Einstellwertes, der eine Verstärkung "k" des Verstärkers einstellt, und zum Verstärken der Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 mit (1 – k) entsprechend dem Einstellwert, wo 0 < k < 1,
(b) einen Verstärker 9 zum Empfangen einer Ausgabe der Schwarzpegelerfassung und des Einstellwertes, der die Verstärkung "k" des Verstärkers einstellt, und zum Verstärken der Ausgabe der Schwarzpegelerfassung mit "k" entsprechend dem Einstellwert,
(c) einen Addierer 10a, der ein Additionsergebnis einer Ausgabe des Verstärkers 8a und einer Ausgabe des Verstärkers 9 ausgibt, und
(d) eine Speicherschaltung 7b, die Ausgabedaten von dem Addierer 10a empfängt und durch einen Vertikal-Austastimpuls getriggert wird, um die Ausgabedaten des Addierers 10a auszugeben.

Andere Elemente sind die gleichen wie die in Ausführung 1 verwendeten, und Beschreibungen dieser Elemente werden daher weggelassen.
Der Unterschied in der Arbeitsweise zwischen Ausführung 2 und Ausführung 1 wird im Folgenden mit Verweis auf 4 beschrieben.
Der Verstärker 8a empfängt die Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 sowie den Einstell wert, der die Verstärkung "k" des Verstärkers einstellt, und verstärkt die Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 mit (1 – k) entsprechend dem Einstellwert.
Der Verstärker 9 empfängt die Ausgabe der Schwarzpegelerfassung sowie den Einstellwert, der die Verstärkung "k" des Verstärkers einstellt, und verstärkt die Ausgabe der Schwarzpegelerfassung mit "k" entsprechend dem Einstellwert.
Der Addierer 10a gibt ein Additionsergebnis von zwei Faktoren aus, d.h. einer ist eine Ausgabe des zweiten Begrenzers, die den Verstärker 8a durchläuft, ein anderer ist eine Ausgabe der Speicherschaltung 7b, die den Verstärker 9 durchläuft, und diese zwei Ausgaben werden gewichtet, bevor sie miteinander addiert werden.
Die Speicherschaltung 7b empfängt eine Ausgabe von dem Addierer 10a und wird durch den Vertikal-Austastimpuls getriggert, um die Ausgabe der Schwarzpegelerfassung abzugreifen.
4A zeigt Vertikal-Austastimpulse ähnlich denen in 2C. 4B zeigt wie sich die Ausgabedaten der Speicherschaltung 7a in Ausführung 1 abhängig von einem Eingangs-Videosignal ändern, und 4C zeigt die der Speicherschaltung 7b in Ausführung 2, wenn das gleiche Videosignal zugeführt wird. Beide sind in einer Analogform gezeigt.
Wenn z.B. der Verstärkungskoeffizient "0.5" ist, mittelt der Addierer 10a die zwei Ausgaben, d.h. eine ist ein in dem vorhergehenden Halbbild oder Vollbild erfasster Schwarzpegel, nämlich die Ausgabe der Speicherschaltung 7b, eine andere sind die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6. Mit anderen Worten, wenn ein Videosignal einem Vollbild oder Halbbild im Fall von 4B zugeführt wird, nehmen, obwohl das Videosignal die Ausgabedaten der Speicherschaltung 7a von einer so großen Differenz Z0 zu Z1 ändert, die Ausgabedaten von der Speicherschaltung 7b Schritt für Schritt ab, z.B. von Z1' auf Z2', Z3' und Z4'.
Im Gegensatz zu Ausführung 1 ändern sich daher, wenn ein Videosignal, das Ausgabedaten scharf ändert, in die obige Struktur von Ausführung 2 eingeführt wird, die Ausgabedaten nicht schart, sondern ändern sich allmählich Halbbild für Halbbild oder Vollbild für Vollbild.
Verglichen mit einer Struktur, wo das zyklische Filter zu der Struktur von Ausführung 1 hinzugefügt ist, kann Ausführung 2 eine Speicherschaltung einsparen, weil die Speicherschaltung 7b als ein Verzögerungselement des zyklischen Filters und auch als eine Speicherfunktion für den momentanen Minimalwert des Videosignals arbeitet. Demzufolge kann in Ausführung 2 ein schnelleres Ansprechen um ein Halbbild oder ein Vollbild erwartet werden.
Die verzögernde Funktion des Filters kann verhindern, dass sich ein erfasster Schwarzpegel scharf ändert, und daher kann ein optimaler Schwarzpegel für ein Halbbild oder ein Vollbild erfasst werden.
Entsprechend Ausführung 2 kann das zyklische Filter verbindern, dass sich der Schwarzpegel des Videosignals in einer digitalen Form scharf ändert, wodurch der Schwarzpegel richtig erfasst werden kann, ohne von Störungen beeinflusst zu werden.
Ausführung 3
5 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals, die in Ausführung 3 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Der Unterschied zwischen Ausführung 3 und Ausführung 2 besteht darin, dass das in Ausführung 2 verwendete zyklische Filter durch ein anderes zyklisches Filter mit einem zyklischen Koeffizienten "k" ersetzt wurde und einen Verstärker 8b, einen Addierer 10b, einen Verstärker 11 und eine Speicherschaltung 7c umfasst. Das zyklische Filter von Ausführung 3 zeigt eine verbesserte Leistung gegenüber dem in Ausführung 2 verwendeten zyklischen Filter. Wie gezeigt, wird bei dem zyklischen Filter von Ausführung 3 der Eingang zu Anschluss A des Addierers 10b (entsprechend dem Multiplizierer 8a in Ausführung 2) direkt von dem zweiten Begrenzer 6, nicht durch den Multiplizierer, gespeist, sodass der Quantisienrungsfehler weniger verschlechtert wird und demzufolge die Bitgenauigkeit höher wird. Andere in Ausführung 3 verwendete Elemente sind die gleichen wie die in Ausführung 1 verwendeten. Beschreibungen dieser Elemente werden daher weggelassen.
Die Arbeitsweise der Schwarzpegel-Erfassungsschaltung von Ausführung 3, die sich von Ausführung 1 unterscheidet, wird im Folgenden erklärt.
Der Verstärker 11 empfängt eine Ausgabe einer Schwarzpegelerfassung sowie einen Einstellwert, der eine Verstärkung "k" des Verstärkers einstellt, und verstärkt die Ausgabe der Schwarzpegelerfassung mit k/(1 – k) entsprechend dem Einstellwert.
Der Addierer 10b empfängt eine Ausgabe des Verstärkers 11 sowie eine Ausgabe des zweiten Begrenzers 6, addiert diese zwei Empfangswerte und gibt das Ergebnis dieser Addition aus.
Der Verstärker 8b empfängt eine Ausgabe des Addierers 10b sowie den Einstellwert, der die Verstärkung "k" des Verstärkers einstellt, und verstärkt die Ausgabe des Addierers 10b mit (1 – k).
Die Speicherschaltung 7c empfängt eine Ausgabe von dem Verstärker 8b und wird durch einen Vertikal-Austastimpuls getriggert, um ein Ergebnis der Schwarzpegelerfassung auszugeben. Somit kann verhindert werden, dass sich Ausgabedaten infolge von Störungen scharf ändern, und auch die Ausgabedaten können genauer berechnet werden. Demzufolge wird der Schwarzpegel so erfasst, dass eine natürlichere Videosteuerung erreicht werden kann.
Entsprechend Ausführung 3 kann der Schwarzpegel des Videosignals in einer digitalen Form genauer erfasst werden, ohne von Störungen beeinflusst zu werden, und mit weniger Fehlern infolge Rundens des zyklischen Filters.
Ausführung 4
6 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals, die in Ausführung 4 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Der Unterschied zwischen Ausführung 4 und Ausführung 1 besteht darin, dass ein Multiplizierer 12 und ein Teiler 13 bereitgestellt werden. Der Multiplizierer 12 empfängt an seinem Anschluss B einen Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert, der eine Erfassungsempfindlichkeit des ersten Begrenzers 2 (d.h. eine Ausgabe der Differenz-Erfassungsschaltung) einsteht, und an seinem Anschluss A einen Anfangswert, multipliziert dann diese zwei Empfangswerte, bevor dieses Multiplikationsergerbnis an den Selektor 4 ausgegeben wird. Der Teiler 13 empfängt an seinem Anschluss B den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert und an seinem Anschluss A eine Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 und teilt die Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 durch den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert, bevor dieses Teilungsergebnis an die Speicherschaltung 7b ausgegeben wird.
Die Minimalwert-Erneuerungsschaltung umfast den Multiplizierer 12, den Selektor 4, den Subtrahierer 5, den zweiten Begrenzer 6 und den Teiler 13. Die Minimalwert-Erneuerungsschaltung teilt die von dem UND-Gatter 3 ausgegebene Differenz durch den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert und justiert die Erfassungsempfindlichkeit der Differenz-Erfassungsschaltung.
Die anderen in Ausführung 4 verwenden Elemente sind die gleichen wie die in Ausführung 1 verwendeten. Ihre Beschreibungen werden daher weggelassen.
Die Arbeitsweise der obigen Schwarzpegel-Erfassungsschaltung wird im Folgenden mit Verweis auf 6 im Einzelnen beschrieben.
Der A/D-Umsetzer 20 quantisiert ein Eingangs-Videosignal. Der Subtrahierer 1 empfängt eine Ausgabe des Teilers 13 an seinem Anschluss B und das Videosignal an seinem Anschluss A und subtrahiert das Videosignal von der Ausgabe des Teilers 13, bevor dieses Subtraktionsergebnis ausgegeben wird.
Der erste Begrenzer 2 empfängt eine Ausgabe von dem Subtrahierer 1 und gibt "0" aus, wenn der Empfangswert nicht größer als "0" ist, und gibt für andere Fälle den Empfangswert aus wie er ist. Mit anderen Worten, der erste Begrenzer 2 gibt die Eingabedaten am Anschluss B nur aus, wenn die Eingabedaten am Anschluss B kleiner sind als die am Anschluss A.
Das UND-Gatter 3 empfängt den Erfassungsperiodenimpuls, der nur auf "1" bleibt, wenn der Schwarzpegel des Videosignals erfasst wird, und für andere Fälle auf "0" bleibt, und empfängt auch die Ausgabe von dem ersten Begrenzer 2. Das UND-Gatter 3 gibt "0" aus, wenn der Erfassungsperiodenimpuls auf "0" bleibt, und gibt die Ausgabe von dem ersten Begrenzer 2 aus wie sie ist, wenn der Erfassungsperiodenimpuls auf "1" bleibt. Diese Struktur ermöglicht es der Schwarzpegel-Erfassungsschaltung der vorliegenden Erfindung nur während einer erwünschten Periode des Erfassens des Schwarzpegels des Videosignals zu arbeiten.
Der Multiplizierer 12 empfängt einen Anfangswert des Minimalwertes des Videosignals sowie einen Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert, der die Erfassungsempfindlichkeit für den Schwarzpegel des Videosignals einstellt, multipliziert diese zwei Empfangswerte und gibt das Multiplikationsergebnis aus. Dieser Schritt ist zum Einstellen der Erfassungsempfindlichkeit in nächsten Schritt. Je größer der Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert wird, umso niedriger ist die Erfassungsempfindlichkeit, und die Schwarzpegel-Erfassungsschaltung ist stabiler gegen Störungen.
Der Selektor 4 empfängt die Ausgabe von dem Multiplizierer 12, die Ausgabe von dem zweiten Begrenzer 6 und den Vertikal-Austastimpuls und gibt dann die Ausgabedaten von dem Multiplizierer 12 während des Vertikal-Austastimpulses aus, oder gibt für andere Fälle die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6 aus. Diese Struktur ermöglicht es, den Minimalwert des in dem vorangehenden Vollbild oder Halbbild erfassten Videosignals jedes Vollbild oder Halbbild zu intialisieren. Erfindungsgemäß wird der Minimalwert des Videosig nals durch den in den Multiplizierer 12 eingegebenen Anfangswert initialisiert, und wenn kein kleineres Videosignal als der Anfangswert eingegeben wird, ist der Anfangswert per se als der Schwarzpegel des Videosignals auszugeben.
Der Subtrahierer 5 empfängt an seinem Anschluss A die Ausgabe von dem Selektor 4, an seinem Anschluss B die Ausgabe von dem UND-Gatter 3, subtrahiert die Ausgabe des UND-Gatters 3 von der Ausgabe des Selektors 4 und gibt dann dieses Subtraktionsergebnis aus. Mit anderen Worten, der Subtrahierer 5 subtrahiert die Differenz zwischen den Ausgabedaten des zweiten Begrenzers 6 und dem Eingangs-Videosignal von den Ausgabedaten des Selektors 4 nur, wenn das Eingangs-Videosignal entweder kleiner ist als die Ausgabe des Selektors 4, d.h. der Anfangswert, oder die Ausgabedaten von dem zweiten Begrenzer 6.
Der zweite Begrenzer 6 empfängt eine Ausgabe von dem Subtrahierer 5 und gibt "0" aus, wenn der Empfangswert nicht gößer als "0" ist, und gibt für andere Fälle den Empfangswert wie er ist aus (die Ausgabe von diesem zweiten Begrenzer 6 wird in den Anschluss A des Subtrahierers 1 eingegeben). Mit anderen Worten, wenn ein außerordentlich kleines Videosignal infolge des Einflusses von Störungen eingegeben wird, kann der zweite Begrenzer 6 verhindern, dass der Minimalwert negativ wird.
Der Teiler 13 empfängt an seinem Anschluss A die Ausgabe des zweiten Begrenzers 6, an seinem Anschluss B den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert und teilt die Ausgabe des zweiten Begrenzers 6 durch den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert. Dieser Vorgang hebt die Multiplikation im Multiplizierer 12 auf, um die Ausgabe im ursprünglichen Maßstab wiederherzustellen.
Die Erfassungsempfindlichkeit ist daher als Folge der Operationen des Multiplizierers 12 und des Teilers 13 einstellbar.
Die Speicherschaltung 7d empfängt die Ausgabe des Teilers 13 und wird durch den Vertikal-Austastimpuls getriggert, um das Erfassungsergebnis auszugeben.
Der Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert ist daher eine Basis zum Einstellen der Erfassungsempfindlichkeit. Wenn die Erfassungsempfindlichkeit hoch ist (eine Ansprechzeitkonstante ist klein), sinkt die Fähigkeit des Verringerns von Störungen, während ein schnelleres Ansprechen auf eine abrupte Änderung von Videos erwartet werden kann. Wenn andererseits die Erfassungsempfindlichkeit niedrig ist (eine Ansprechzeitkonstante ist groß), wird die Fähigkeit des Verringerns von Störungen gestärkt, während ein langsames Ansprechen auf die abrupte Änderung von Videos erwartet werden sollte. Geeigneterweise wird daher ein Zwischenwert als der Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert verwendet, der nach dem Geschmack des Benutzers besser einstellbar wäre.
Ausführung 4, wie oben beschrieben, beweist, dass ein Vorhandensein des Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwertes eine Erfassungsempfindlichkeit des Schwarzpegels des Videosignals steuern kann, wodurch der Schwarzpegel des Videosignals in digitaler Form jedes Vollbild oder Halbbild genau erfasst werden kann, ohne durch Störungen beeinflusst zu werden.
Wenn in Ausführung 1 ein Teiler vor bzw. hinter dem UND-Gatter 3 platziert wird, und die Ausgabedaten von dem ersten Begrenzer 2 oder die Ausgabedaten von dem UND-Gatter 3 durch den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert geteilt werden, kann die gleiche Wirkung von Ausführung 4 erwartet werden. Der Grund, warum die in 6 gezeigte Struktur verwendet wird, besteht dann, Fehler infolge Rundens zu verhindern, denn die in der vorliegenden Erfindung behandelten Daten sind in einer digitalen Form.
Ausführung 5
7 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Erfassen des Schwarzpegels eines Videosignals, die in Ausführung 5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Unterschied zwischen Ausführung 5 und Ausführung 1 besteht darin, dass das in Ausführung 3 verwendete zyklische Filter zu Ausführung 4 hinzugefügt wurde. Wie gezeigt, umfasst das zyklische Filter die Speicherschaltung 7c, den Verstärker 8b, den Verstärker 11 und den Addierer 10b.
Eine Schwarzpegel-Erfassungsschaltung von Ausführung 5 verfügt sowohl über Funktionen der Erfassungsempfindlichkeits-Einstellfunktion von Ausführung 4 als auch der Verzögerungsfunktion von Ausführung 3.
Nach den vorangehenden Ausführungen kann die vorliegende Erfindung den Schwarzpegel des Videosignals in einer digitalen Form genau erfassen, ohne durch Störungen beeinflusst zu werden.

Claims

Schwarzpegel-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines Schwarzpegelwertes eines Eingangs-Bildsignals, wobei das Eingangs-Bildsignal Halbbilder umfasst und jedes Halbbild eine Bildperiode sowie eine Bildaustastperiode enthält, gekennzeichnet durch: eine Differenzerfassungsschaltung (1), die jeden Eingangswert einer Bildperiode mit einem aktuellen Minimalwert vergleicht, eine Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5), die den aktuellen Minimalwert während der Bildaustastperiode mit einem vorgegebenen Anfangswert für jedes Halbbild initialisiert und den aktuellen Minimalwert während der Bildperiode durch den Eingangswert immer dann erneuert, wenn der Eingangswert kleiner ist als der aktuelle Minimalwert, und eine Einrasteinrichtung (7a), die den aktuellen Minimalwert als den Schwarzpegelwert einrastet.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: einen Schaltkreis (3), der während einer Bildperiode des Eingangs-Bildsignals einen Ausgang der Differenzerfassungsschaltung (1, 2) ausgibt, wobei die Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5) einen gegenüber dem aktuellen Minimalwert erneuerten Minimalwert ausgibt, indem der aktuelle Minimalwert unter Verwendung eines Ausgangs des Schaltkreises (3) korrigiert wird, und den erneuerten Minimalwert während der Bildaustastlücke ausgibt.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5) einen Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert empfängt, der eine Erfassungsempfindlichkeit der Differenzerfassungsschaltung (1) einstellt, und die Erfassungsempfindlichkeit derselben reguliert, indem der Ausgang des Schaltkreises (3) unter Verwendung des Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwertes berechnet wird.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Differenzerfassungsschaltung (1) des Weiteren umfasst: einen A/D-Wandler (20), der eine A/D-Wandlung des Eingangsbildsignals bewirkt, eine erste Subtrahiereinrichtung (1), die einen Ausgang des A/D-Wandlers von dem Ausgang der Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5) subtrahiert, und einen ersten Begrenzer (2), der "0" ausgibt, wenn ein Ausgang der ersten Subtrahiereinrichtung (1) nicht mehr als "0" beträgt und andernfalls den Ausgang der ersten Subtrahiereinrichtung (1) ausgibt, wobei der Schaltkreis (3) ein UND-Glied umfasst, das so eingerichtet ist, dass es einen Erfassungsperioden-Impuls empfängt, der eine Bildperiode des Bildsignals anzeigt, und "0" ausgibt, wenn kein Erfassungsperioden-Impuls ankommt, und einen Ausgang des ersten Begrenzers (2) ausgibt, wenn der Erfassungsperioden-Impuls ankommt.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5) des Weiteren umfasst: einen Selektor (4), der den aktuellen Minimalwert des Bildsignals und einen Anfangswert des Minimalwertes empfängt, wobei der Selektor (4) den Anfangswert ausgibt, wenn er den Bildaustastimpuls empfängt, und den aktuellen Minimalwert beim Nichtvorhandensein des Bildaustastimpulses ausgibt, eine zweite Subtrahiereinrichtung (5), die den Ausgang des Selektors (4) und den Ausgang des Schaltkreises (3) empfängt, wobei die zweite Subtrahiereinrichtung (5) in Funktion den Ausgang des Schaltkreises (3) von dem Ausgang des Selektors (4) subtrahiert, und einen zweiten Begrenzer (6), der einen Ausgang der zweiten Subtrahiereinrichtung (5) empfängt und "0" ausgibt, wenn der Ausgang desselben nicht mehr als "0" beträgt, und andernfalls den Ausgang desselben ausgibt, wobei der zweite Begrenzer (6) in Funktion den aktuellen Minimalwert des Bildsignals erneuert, wobei die Einrasteinrichtung (7a) so eingerichtet ist, dass sie einen Ausgang des zweiten Begrenzers (6) empfängt und den Ausgang des zweiten Begrenzers (6) beim Empfangen des Bildaustastimpulses einrastet.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5) des Weiteren umfasst: ein Multipliziereinrichtung (12), die den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert und einen Anfangswert des aktuellen Minimalwertes empfängt und den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert mit dem Ausgangswert multipliziert, eine Dividiereinrichtung (13), die einen Ausgang des zweiten Begrenzers (6) durch den Erfassungsempfindlichkeits-Einstellwert dividiert und die den aktuellen Minimalwert des Bildsignals ausgibt, wobei der Selektor (4) den Ausgang der Multipliziereinrichtung (12) als den Anfangswert empfängt.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Einrasteinrichtung (7a) einen Ausgang der Einrastschaltung (7b) und einen Ausgang der Minimalwert-Erneuerungsschaltung (4, 5) gewichtet, diese zwei gewichteten Ausgänge addiert und das Additionsergebnis während der Bildaustastperiode ausgibt.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Einrasteinrichtung (7a) ein zyklisches Filter enthält, das umfasst: eine Einrastschaltung (7b), die beim Empfangen des Bildaustastimpulses einen Eingangswert einrastet, einen ersten Verstärker (9) mit einer Verstärkung "k", wobei der erste Verstärker (9) einen Ausgang der Einrastschaltung (7b) "k"-fach verstärkt, einen zweiten Verstärker (8a) mit einer Verstärkung "1 – k", wobei der zweite Verstärker (8a) den Ausgang des zweiten Begrenzers (6) "1 – k"-fach verstärkt, und eine Addiereinrichtung (10a), die einen Ausgang des ersten Verstärkers (9) und einen Ausgang des zweiten Verstärkers (8a) addiert und ein Additionsergebnis an die Einrastschaltung (7b) ausgibt.
Schwarzpegel-Erfassungsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Einrasteinrichtung (7a) ein zyklisches Filter enthält, das umfasst: eine Einrastschaltung (7b), die beim Empfangen des Bildaustastimpulses einen Eingangswert einrastet, einen ersten Verstärker (11) mit einer Verstärkung "k/1 – k", wobei der erste Verstärker (11) einen Ausgang der Einrastschaltung (7b) "k/1 – k"-fach verstärkt, eine Addiereinrichtung (10b), die einen Ausgang des ersten Verstärkers (11) und einen Ausgang des zweiten Begrenzers (6) addiert, und einen zweiten Verstärker (8b) mit einer Verstärkung "1 – k", wobei der zweite Verstärker (8b) einen Ausgang des Addierers (10b) "1 – k"-fach verstärkt und ein verstärktes Ergebnis an die Einrastschaltung (7b) ausgibt.
Verfahren zum Erfassen eines Schwarzpegelwertes eines Eingangs-Bildsignals, wobei das Eingangs-Bildsignal Halbbilder umfasst und jedes Halbbild eine Bildperiode sowie eine Bildaustastperiode enthält und mit dem Verfahren der Schwarzpegelwert für jedes Halbbild aus den Eingangswerten der Bildperiode bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für jede Bildperiode die folgenden Schritte durchführt: Initialisieren eines aktuellen Minimalwertes mit einem vorgegebenen Anfangswert während der Bildaustastperiode, Vergleichen jedes der Eingangswerte mit dem aktuellen Minimalwert; Erneuern des aktuellen Minimalwertes durch einen Eingangswert immer dann, wenn der Eingangswert kleiner ist als der aktuelle Minimalwert, und Einrasten des aktuellen Minimalwertes als den Schwarzpegelwert.