DK141640B - Farvefjernsynskamerakobling med aperturkorrektion. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 141640 DANMARK (δΐ> int.ci.3 η oa h e/63 «(21) Antegning nr. 4122/71 (22) Indleveret den 25· SUg. 1971 (23) Lebedag 25· atig. 1971 (44) Antegningen fremlagt og . 1 - or, fremleggelsetakrlftet offentHggjort dan *2. lyw DIREKTORATET FOR . .

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

29. aug. 1970, 41666/70, GB

(7i) THE MARCONI COMPANY LIMITED, Bush House Aldwych, London W.C.2, GB.

i?2) Opfinder: Peter William Loose, 11 Longstomps Avenue, Chelmsford, Es* sex, GB: Richard Arthur Shaman, 62 Temple Grove, Bakers Lane, West Han* ningfield, Essex, GB.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Farvefjernsynskamerakobling med aperturkerrektIon.

Opfindelsen angår en farvefjernsynskamerakobling omfattende et første kamfilter, der får tilført et videosignal fra et kamerarør og afgiver et signal med en amplitude/frekvens-karakteristik med maksima ved ulige multipla af det halve af liniefrekvensen, en første adder til addition af kamfilterets udgangs-signal med videosignalet til korrektion for den af lyspletténs i vertikal retning endelige udtrækning forårsagede opløsningsforringelse, samt filtre for filterbehandling af de adderede signaler ved de frekvenser der ikke bidrager til den vertikale opløsning.

Opfindelsen og dens forudsætninger skal forklares nærmere under henvisning til tegningens fig. 1 og 2, som illustrerer kendt teknik.

Det er kendt, at videosignalet fra kamerarøret har sin energi koncentreret i bundter, som optræder ved multipla af det halve af liniefrekvensen. De energi- 2 141640 bundter, der bidrager til den vertikale billedeopløsning, optræder ved ulige multipla af det halve af liniefrekvensen, medens de energibundter, der bidrager til den horisontale billedeopløsning, optræder ved lige multipla af det halve af liniefrekvensen. Dertil kommer, at de frekvenser, der bidrager væsentligt til den vertikale billedeopløsning, ligger i den lavere del af videobåndet. I et 625 linie-system med båndbredde på 5,5 MHz, ligger disse frekvenser under 1,5 MHz.

Det er kendt at foretage en aperturkorrektion, hvor den vertikale billedopløsning forbedres ved en "vertikal kæmning" af det ukorrigerede videosignal og addition af det "kæmmede" signal med det ukorrigerede signal. Udtrykket "vertikal kæmning" betyder at videosignalet fra kamerarøret føres gennem et kamfilter, hvis frekvenskarakteristik udviser amplitudemaksima ved ulige multipla af det halve af liniefrekvensen. Som følge heraf fremhæves de bundter, hvor der er vertikal information, medens de øvrige bundter, hvor der er horisontal information og støj, undertrykkes. Denne teknik giver aperturkorrektion i vertikal retning. Støjen i de undertrykkede områder kan dog stadigvæk volde vanskeligheder og da det kun er den lavere del af videobåndet, der bidrager til vertikalopløsningen tilgodeser opfindelsen en addition af det ukorrigerede signal og det vertikalt kæmmede signal til støjundertrykkelse i de uønskede områder.

Fig. 1 viser en kendt kobling, hvor et videosignal Eq af ledt fra luminansrøret i et ikke vist kamera med fire rør, nemlig et luminansrør og tre farverør, eller fortrinsvis fra det grønne rør i et kamera med tre farverør og intet luminansrør, tilføres en indgangsklerame 1. For at forenkle den givne forklaring antages videosignalet at bestå af en sinusbølge, hvis periode er lig med én linieskanderingsperiode, nemlig 64 ^sek i et 625-linier’s system, hvor liniefrekvensen selvsagt er 15,6 kHz. Via to forsinkelseskredse 2 og 4, der hver giver en forsinkelse på én linie, føres videosignalet Eq til en adder 3, hvis anden indgang direkte modtager videosignalet Eq fra indgangen 1. Udgangssignalet fra forsinkelseskredsen 2 betegnes Ej og udgangssignalet fra forsinkelseskredsen 4 betegnes E2. Udgangssignalet ^ fE + E„1 fra adderen 3 tilføres en polaritetsvender 5, L L 0 1 r i hvorved der dannes et signal -y I Eq + E^J . Dette signal tilføres den ene indgang til en adder 6, hvis anden indgang modtager signalet Ej. Udgangssignalet Ej - ~ |eq + fra adderen 6 passerer gennem et justeringsorgan 7, der her er vist som en justerbar modstand, og tilføres den ene indgang til en adder 8, hvis anden indgang modtager signalet Ej fra kredsen 2. Justeringsorganet 7, som er justeringsorganet for den vertikale aperturkorrektion, afgiver til adderen 8 et signal K ^Ej - j (E^ + E^)j , hvor K udtrykker den af justeringsorganet 7 givne justering. Fra adderen 8's udgangsklemme 9 afledes der et signal, hvor den vertikale komposant af aperturforvrængningen er korrigeret.

Det er velkendt, at dette arrangement medfører en såkaldt "boostingn-effekt 3 141640 ved og nær ulige multipla af det halve af liniefrekvensen, idet koblingens amplitude/ frekvens-karakteristik udviser "nulpunkter" ved hele multipla af linieskanderingsfrekvensen og maksima ved ulige multipla af det halve af liniefrekvensen. Dette er vist i fig. 2, som viser denne effekt over hele videobåndbredden, der her antages at være 5,5 MHz. Som det fremgår af fig. 2 er signalet forstærket ved ulige multipla af det halve af liniefrekvensen og formindsket eller nærmest annulleret ved hele multipla af liniefrekvensen. Fig. 2 viser en næsten komplet annullering; dette svarer til den maksimale korrektion ved hjælp af justeringsorganet 7.

Størrelsen af nyttig vertikal information, dvs. det bidrag til en god vertikal opløsning, der er indeholdt i videosignalet ved en frekvens over et punkt relativt langt ned i hele båndbredden, dvs. over en frekvens på ca. 1,5 MHz i en total båndbredde på 5,5 MHz er meget lille. Tilstedeværelsen af støj ved og nær ulige multipla af det halve af liniefrekvensen også over 1,5 MHz i det her tagne eksempel er dog absolut ikke uden betydning og kan derimod have en meget skadelig virkning. Dette skyldes navnlig dens indflydelse på farveinformationen. Soa bekendt vælges farveunderbærebølgefrekvensen i et NTSC-system lig med et ulige multiplum af den halve liniefrekvens for at undgå, at farveunderbærebølgen bliver synlig i billedet. 1 andre systemer vælges farveunderbærebølgefrekvensen på anden måde for at opnå det samme resultat. Selv om det i fig. 1 viste aperturkorrektlonsarrangement af netop denne grund fremkalder en mærkbar forbedring i billedopløsningen i vertikal retning, sker denne virkning på bekostning af en stigning af støjen fordelt over båndet og optrædende ved og nær ulige multipla af den halve liniefrekvens. Dette er ikke alene en ulempe i sig selv, men også og især fordi støjkompoaanter aed frekvenser i området af farveunderbærebølgen vil bevirke dannelse af generende forstyrrelsesmønstre og "striber" i billedet. Opfindelsen tager sigte på at afhjælpe eller reducere disse alvorlige ulemper.

Med henblik herpå er en kobling til farvefjemsynskamera ejendommelig ved, at den omfatter et andet kamfilter indrettet til på grundlag af videosignalet at frembringe et udgangssignal med en frekvens/amplitude-karakteristik med maksima ved hele multipla af liniefrekvensen, samt et yderligere filter til udfiltrering fra nævnte andet kamfilters udgangssignal af de frekvenser, der kunne modvirke den forekommende forbedring af vertikalopløsningen, og en adder til addition af udgangssignalet fra nævnte andet kamfilter med videosignalet og med udgangssignalet fra nævnte første kamfilter.

Opfindelsen beror på den erkendelse, at man foruden den føromtalte vertikale kæmning kan reducere støjen yderligere ved at føre det ukorrigerede videosignal gennem et andet kamfilter, der virker i parallel med det første kamfilter.

Nævnte andet kamfilter foretager en horisontal kæmning. Dette filters frekvenskarakteristik udviser amplitudemaksima ved hele multipla af liniefrekvensen. Her- 141640 4 ved fremhæves de videosignalbundter, der indeholder horisontal information, medens de bundter, der indeholder vertikal information undertrykkes. Denne kæmning af videosignalet nedsætter støjniveauet i billedet. Det horisontalt kæmmede signal bidrager ikke til vertikal aperturkorrektion, men tjener til yderligere reduktion af støj i det endelige videosignal. Det horisontalt kæmmede signal adderes til den tidligere frembragte sum af det ukorrigerede videosignal og det vertikalt kæmmede signal.

Hensigtsmæssigt kan nævnte yderligere filter have et frekvensbånd, hvis nedre grænse i det væsentlige er lig med den for vertikalopløsningen højeste nyttefrekvens. Herved reduceres den vertikale betoning for billedelementer, der repræsenterer detaljer med meget lille dimension i horisontal retning.

Med henblik på at kompensere for tidsfejl, som beror på at signalerne i kamfiltrene udsættes for indbyrdes forskellige tidsforsinkelser kan nævnte andet kamfilter ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt udgøres af en første forsinkelses-linie til forsinkelse af kamerarørets videosignal med én linieperiode, en anden forsinkelseslinie til forsinkelse af den første forsinkelseslinies udgangssignal med én yderligere linieperiode, og en anden adder til addition af videosignalet med udgangssignalet fra den første forsinkelseslinie.

I henhold til en hensigtsmæssig udførelsesform for koblingen ifølge opfindelsen kan det første kamfilter indbefatte to serieforbundne forsinkelseslinier, der hver afgiver videosignaler med en forsinkelse på én linieperiode, en tredje adder, der får tilført udgangssignalet fra den anden forsinkelseslinie samt videosignalet, og er tilkoblet den første adder gennem en seriekombination af et lavpasfilter og en polaritetsvender, medens den første forsinkelseslinie gennem et andet lavpasfiler er tilsluttet den anden indgang til adderen. Herved opnås der mulighed for i signalet til nævnte første adder at undertrykke de højfrekvente komposanter, der kunne have en skadelig virkning på billekvaliteten.

Med henblik på at holde uønskede støj signaler på et absolut minimum kan nævnte andet lavpasfilter og nævnte yderligere filter have indbyrdes komplementære dæmpningskarakteristikker.

Fortrinsvis udgøres det ukorrigerede videosignal til udøvelse af opfindelsen af udgangssignalet fra et af de rør, der i kameraet bidrager mest til luminanssignalet. I tilfælde af et kamera med fire rør med et separat luminansrør»udtages signalet fra dette rør. Ved et kamera med 3 rør for henholdsvis rød, blå og grøn udtages signalet fra det "grønne" rør. Naturligvis kan koblinger ifølge opfindelsen arvendes i udgangskredsene fra alle rør i et kamera, men dette er almindeligvis ikke nødvendigt.

Udførelsesformer for opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor 5 U1640 fig. 1 i form af et blokdiagram som nævnt viser en kendt kobling, fig. 2, som nævnt, et grafisk billede til forklaring af den viste koblings funktion, fig. 3 fordelingen af energien i et karakteristisk videosignal, fig. 4 et blokdiagram over en udførelsesform for koblingen ifølge opfindelsen, og fig. 5-8 grafiske billeder til forklaring af opfindelsen.

Fig. 3 viser fordelingen af energien i et videoudgangssignal fra et rør pa hvis udgangssignal der foretages en aperturkorrektion. Som bekendt er en væsentlig del af energien i et stationært billede koncentreret i "bundtet" der optræder ved multipla af det halve af liniefrekvensen. Ved et fjernsynssystem med 625 linier er liniefrekvensen tilnærmelsesvis 15,6 KHz. De videosignalfrekvenser der giver vertikale detaljer i billedet er beliggende ved ulige multipla af den halve liniefrekvens, medens de videosignalfrekvenser, der giver horisontale detaljer i billedet er beliggende ved alle hele multipla af liniefrekvensen. Karakteristiske frek-kvensværdier for et 625-linier's-system er angivet langs abcisseaksen i fig. 3, medens amplituderne er angivet langs ordinataksen. De frekvenser, der giver et mere end ubetydeligt bidrag til vertikale detaljer i billedet ligger i den nederste del af frekvensbåndet, dvs. under 1,5 MHz i et 625 linier's system. Den til horisontale detaljer fornødne videobåndbredde er betydelig større end den, der kræves til vertikale detaljer. Eksempelvis kan den være to til fire gange større end sidstnævnte båndbredde. Som det vil blive forklaret nærmere senere,drager man ifølge opfindelsen fordel af dette forhold for at separere de bånd, der omfatter de frekvenser, der hovedsageligt bidrager til horisontale og vertikale detaljer.

Som det også skal forklares senere opnås denne separation ved hjælp af forsinkelseskredse, der hver har en forsinkelse på én linieperiode.

Det antages, at Eq betegner videosignalet fra det pågældende kamerarør. betegner det samme signal forsinket én linieperiode og E^ det samme signal forsinket to linieperioder. Videosignaler til den vertikale aperturkorrektion ud-1 trykkes ved E^ - ^ (E^ + E^), jvf. den under henvisning til fig. 1 allerede givne forklaring, og man kan bevise, at der ved addition af videosignaler af formen E^ + ^ (E^ + E2) kan opnås et horisontalt, »kæmmet11 videosignal.

Fig. 4 viser en kobling, hvor de dele, der svarer til eller tilnærmelsesvis svarer til delene i fig. 1, er betegnet med de samme henvisningsbetegnelser. Til forskel fra fig. 1 er der tilføjet to lavpasfiltre 12 og 13, et højpasfilter 11, en adder 10 og en tredje indgang fra filteret 11 til adderen 8. Lavpas-filtrene lader passere frekvenser under ca. 1,5 MHz, medens filteret 11 lader passere frekvenser over 1,5 MHz, hvis det drejer sig om et 625 linier's system. Dæmpningskarakteristikkeme er tilnærmelsesvis komplementære til hinanden.

6 umo

Som forklaret under henvisning til fig. 1 fås komposante (E^ + E^) til vertikal aperturkorrektion ved udgøigen fra adderen 6, og denne komposant er den samme som opnået i koblingen ifølge fig. 1, bortset fra, at uønskede højfrekvente signaler og støj ved frekvenser over 1,5 MHz og med energier koncentreret ved ulige multipla af den halve liniefrekvens er blevet fjernet af filteret 13. Det således filtrerede signal til vertikal aperturkorrektion, der opnås ved udgangen fra adderen 6, er vist med en fuldtoptrukken linie i fig. 6.

Lavpasfilteret 12 lader passere både horisontale og vertikale signal-komposanter, forsinkede med én linieperiode, op til en frekvens på ca. 1,5 MHz. Udgangssignalet fra filteret 12 vises i fig· 7 i sædvanlig afbildningsform.

Kamerarørets videosignal Eq tilføres adderen 10, der også modtager de med henholdsvis én og to linieperioder forsinkede signaler E^ og Resultatet af additionen, nemlig signalet E^ + ·|· (E^ + E2) fås ved adderen 10's udgang. Dette signal udviser spidser ved alle multipla af liniefrekvensen og nulpunkter ved ulige multipla af det halve af liniefrekvensen. Det i fig. 4 viste arrangement kæmmer horisontal information i videosignalerne over hele bredden af videobåndet, der her antages at være 5,5 MHz. Under hensyntagen til de farveunderbærebølge- frekvenser, der anvendes i de nugældende farvefjernsynssysterner med 625 linier eller 525 linier vil det ses, at i begge tilfælde har kæmningen af horisontal information på den her beskrevne måde den meget store fordel, at den navnlig reducerer støjen, der ellers ville have en skadelig virkning på farveunderbærebølgen.

Signalet fra adderen 10 indeholder den horisontale komposant af informationen og føres til højpasfilteret 11, hvis udgangssignalet vises med en stiplet linie i fig. 6. Dette signal tilføres den tredje indgang til adderen 8.

En justering ved hjælp af justeringsorganet 7 til opnåelse af en god billedskarphed hvad angår vertikale detaljer kan opnås uden væsentlig stigning af støjen. Fig. 8 viser den resulterende totale amplitude/frekvens-karakteristik for videosignalet med korrektion af vertikal aperturforvrængning.

I en i praksis anvendelig udføreisesform for koblingen ifølge opfindelsen blev der opnået en betydelig forbedring af signal/støj-forholdet.

I den ovenfor givne beskrivelse af opfindelsen er der ikke angivet eller vist midler til korrektion af den horisontale komposant af aperturforvrængningen, og man har set bort fra horisontal aperturkorrektion. Midler til horisontal aperturkorrektion vil dog sædvanligvis findes i kameraer, men de er ikke bedarevet her, da opfindelsen ikke angår disse midler, som kan være af i og for sig kendt art. Eksempelvis kan horisontal aperturkorrektion opnås ved i den i fig. 4 viste kobling at udlede fra adderen 10 et signal, der via et filter med passende amplitude/frekvens-karakteristik og amplitude/fase-karakteristik føres tfl. en tredje indgang til adderen 6 eller en fjerde indgang til adderen 8. Da en horisontal kæmning er opnået før adderen 6 og naturligvis også før adderen 8,