NL8201399A

NL8201399A - Stelsel voor het opwekken van een chromasleutelschakelsignaal.

Info

Publication number: NL8201399A
Application number: NL8201399A
Authority: NL
Original assignee: Ampex
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1982-11-01
Also published as: JPS57178490A; AU545597B2; US4386363A; JPH0454435B2; CA1169545A; DE3213298A1; GB2096858A; FR2503968A1; FR2503968B1; GB2096858B; AU8249182A; DE3213298C2

Description

1 V . » t , * ! -Ι Α VO 3186

Titel: Stelsel voor het opwekken van een chromasleutelschakelsignaal.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een stelsel voor het opwekken van een chromasleutelschakelsignaal en meer in het bijzonder op een dergelijk stelsel, waarin de bandbreedte van het schakelsignaal wordt verbeterd vanuit een bandbreedte overeenkomende 5 met de bandbreedte van chrominantiesignalen, naar een grotere bandbreedte als een functie van hoog-frequente componenten in het overeenkomstige luminantiesignaal, zo lang als hoog-frequente componenten aanwezig zijn.

De procedure, welke bekend staat als chromasleutelwerking, 10 is bekend. In wezen is een chromasleutelwerking een wijze van een elektronische omschakeling tussen een eerste tafereel, in het algemeen het voorgrond-tafereel genoemd, dat door eeneerste camera wordt waargenomen, vanuit een gescheiden door een tweede camera waargenomen achtergrond-tafereel. Normaliter is het door middel van televisie 15 over te dragen voorgrond-tafereel opgesteld tegen een achtergrond, welke is geverfd in een verzadigde kleur, die in het voorgrond-tafereel afwezig is. De kleur, die meestal voor dit doel wordt gebruikt, is blauw aangezien blauw zich op eenvoudige wijze van de huidskleur onderscheidt. De chromasleutelinrichting dient voor het detecteren van 20 die gedeelten van het voorgrond-"videosignaal, die sterk in de sleutel-kleur zijn verzadigd en het daarna door middel van een elektronische schakelaar vervangen van deze gedeelten door overeenkomstige gedeelten van het achtergrond-tafereel. Het zijn de organen door middel waarvan deze kleurdetectie plaatsvindt en de wijze waarop de twee videosignalen 25 worden geschakeld, die de kwaliteit van de resulterende sleutelwerking bepalen. Zoals blijkt, moet de chromasleutelschakelketen steeds beslissen of het voorgrond-tafereel-videosignaal al dan niet overeenkomt met het voorgrond-tafereel, dat men beoogt waar te nemen, of de verzadigde gekleurde achtergrond, welke moet worden uitgeschakeld.

30 Ehn chromasleutelwerking wordt gewoonlijk in een televisiestudio tijdens de presentatie van "live"nieuws-programma's of dergelijke, gebruikt. Voor deze toepassing is de technische werking, welke men van 8201399 i i -2- de chromasleutelinrichting eist, echter niet bijzonder stringent en bovendien kan de belichting van het gekleurde sleuteloppervlak en het voorgrond-inhoudmateriaal binnen betrekkelijk nauwe grenzen worden gehouden.In andere toepassingen voor chromasleutelwerking, echter, 5 blijkt het, dat de thans beschikbare sleutelinrichtingen minder goed voldoen. Bij bepaalde speciale-effekttoepassingen, waarbi-j het van belang is te beschikken over een resulterend sleutelsignaal met hoge kwaliteit of waarbij de sleutelwerking geschiedtin een post-productie-faciliteit, waar hét sleutelsignaal moet worden afgenomen uit een videosignaal, 10 dat bijvoorbeeld aanwezig is op een videoband of afkomstig is uit een andere videobron, hebben zich problemen voorgedaan. Waar de bandbreedte van de videosignalen is gereduceerd, of het tafereel niet op een stringente wijze aan een chromasleutelwerking is aangepast, zijn tekortkomingen, zoals rand-"jitter"-kleurrafeling, voorgrond-kleurverspilling, of 15 een karton-uitsnijeffekt, veroorzaakt door scherpe sleutelovergangen, het gevolg.

In een studioomgeving worden aan de chromasleutelinrichting gewoonlijk rode, groene en blauwe (RGB) signalen met grote bandbreedte toegevoerd, welke direkt afkomstig zijn uit de kamera's. Derhalve zijn 2Q theoretisch frequenties tot 5,5 MHz voor de chromasleuteldetectie- schakeling beschikbaar.In de praktijk echter heeft de signaal-ruiswerking van de meeste camera's evenwel bij hogere frequenties een schadelijke invloed. Bovendien is de camera in het algemeen zodanig ingesteld, dat deze een maximale gevoeligheid, d.w.z. de grootste breedband-signaal-25. ruisverhouding in het luminantiekanaal, E , heeft, welk kanaal normaliter uit de RGB-signalen wordt afgenomen, vergeleken met de kleurverschil-signalen, de chrominantiekanalen E en E . Dit wordt gewoonlijk ge-rechtvaardigd door het feit, dat de kleurverschilsignalen uiteindelijk worden gecodeerd als videosignalen van het NTSC-,PAL- of SECAM-type, 30 bij een aanmerkelijk kleinere bandbreedte dan het luminantiesignaal bijvoorbeeld een luminatiebandbreedte van 5,5 MHz vergeleken met een chrominantie-bandbreedte van 1,3 MHz.

Chrominantiesignalen met smallere band veroorzaken een dubbelzinnige chroBsasleutelomschakeling, wanneer hoog-frequente componenten, 35 die in het oorspronkelijke kleursignaalaanwezig zijn, verloren zijn gegaan ten gevolge van deze voorafbepaalde reductie in de chrominantie-signaal-bandbreedte. Verder kan indien deze chrominantiesignalen worden 8201399

.μι ·>ιΙ«ι-<·· " ' .^nr^—Μ...... , — I.—.·.»...·.—«—...»1 ' 1 ............-. r--i- '........ ....... V

-3- afgenomen uit het gecodeerde NTSC- of een ander samengesteld analoog signaal de extra ruis, die door dit vroegere codeerproces wordt geïntroduceerd, zoals chromaruis uit een videobandregistratie-inrichting of uit een hoog-frequentie-ruisbron, zoals een microgolfradioverbinding, • 5 de chrominantie-overgangen volledig maskeren. Hierdoor zou het onmogelijk zijn een bevredigende chromasleutelwerking te verkrijgen, zelfs ofschoon de luminantiesignaal-ruisverhouding en bandbreedte gewoonlijk door dergèlijke analoge processen niet op een schadelijke wijze worden beïnvloed* 10 Bovendien dient overeenkomstig de voorgestelde nieuwe wereldomspannende digitale componentnorm voor televisiesignalen de chrominantie-informatie vergeleken met de luminantie-informatie bij een geringere ..bandbreedte aanwezig te zijn. Echter wordt tenminste deze chrominantie-informatie niet met de luminantie-informatie aan 15 de multiplex-werking onderworpen, zoals het geval is bij· de huidige analoge codeemormen. Derhalve worden de gedigitaliseerde chrominantie-signalen niet aan de verdere vervorming onderworpen en zijn deze derhalve veel meer geschikt voor een post-produktie-behandeling met chromasleu-teling of dergelijke. Problemen, welke zich voordoen bij het ontwerpen 20 van een digitale chromasleutelinrichting, zijn besproken in "Chromakey in a Digital System" van R. Rawlings, International Broadcast Engineer, September 1980, pagina 30.

Zoals later meer gedetailleerd zal worden beschreven, is de *' hier beschreven inrichting voorzien van organen voor het verbeteren 25 van de bandbreedte van het chromasleutelschakelsignaal als een functie van hoog-frequente componenten in het luminantiesignaal, welke overeenkomen met kleurovergangen in de chrominantiesignalen , welke gebruikt worden voor het opwekken van het chromasleutelschakelsignaal. Meer in het bijzonder worden hoog-frequente componenten van het luminantie-30 signaal afgenomen en worden de polariteiten daarvan bepaald ten opzichte van de polariteit van de overeenkomstige overgangen in de chrominantiesignalen. Deze hoog-frequente componenten kunnen elk indien nodig worden omgekeerd om overeen te stemmen met de polariteit van de respectieve chrominantiesignaaLovergang. De resultersffe hoog-frequente componenten 35 worden dan bij het qp-eengebruikelijke wijze afgenomen chromasleutelschakel 8201399 é κ « I ; . -..... -- “ - —* -4- signaal opgeteld voor het verschaffen van een chromasleutelschakelsignaal met verbeterde bandbreedte.

Voor een juiste werking volgens de uitvinding wordt aangenomen, dat een luminantieovergang, welke op hetzelfde moment als een chrominan-5 tieovergang optreedt, de hoog-frequente component van de oorspronkelijke kleurovergang in het tafereel voorstelt, in plaats van alleen een verandering in de belichting van het tafereel. Een tweede veronderstelling : is, dat alle hoog-frequente·.', luminantie-signalen, welke tijdens een chrominantie-kleurovergang naar of vanuit de verzadigde achtergrondkleur 10 optreden, de oorspronkelijke kleur van het tafereel reflekteren.

Derhalve beoogt de uitvinding te voorzien in een verbeterde chromasleutelinrichting, waarbij het chromasleutelschakelsignaal, dat door de sleutelinrichting wordt opgewekt, ofschoon afgenomen uit chrominantiesignalen met kleinere bandbreedte, wordt verbeterd als een 15 functie van het overeenkomstige luminantiesignaal met brede band.

Een ander doel van de uitvinding is het vergroten van de bandbreedte van het chromasleutelschakelsignaal teneinde een verbeterde post-produktie-chromasleutelwerking mogelijk te maken, teneinde daardoor de nauwkeurigheid van de chromasleutelwerking bij een "live" 20 videosignaal met de volle bandbreedte te benaderen.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een chromasleutelschakelsignaal-generator, welke bestemd is om te werken met televisiesignalen in digitale componentvorm, waarbij de chrominantie-signalen slechts in bandbreedte zijn beperkt en waarbij in wezen geen 25 andere vervormingen aan deze signalen worden medegedeeld, wanneer zij in deze digitale vorm worden omgezet.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht, onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een blokschema van een bekend chromasleutelstelsel; 30 fig. 2 een blokschema van een chromasleutelstelsel volgens de uitvinding; fig. 3 een tijddiagram ter illustratie van de werking van de chromasleutelinrichting volgens fig. 2; en fig. 4 een bij wijze van voorbeeld gekozen chromaticiteits-35 sleutelinrichting, die bij een voorkeuruitvoeringsvorm van de chromasleutelinrichting volgens fig. 2 wordt toegepast.

8201399 t * 1 : " ‘ " " -5-

Fig. 1 toont een gebruikelijke bekende chromasleutelinrichting voor het opwekken van een schakelsignaal, wanneer een bepaalde kleur wordt gedetecteerd. Zoals uit fig. 1 blijkt,wekt decamera A een videosignaal van een voorgrondtafereel 12 op, dat zich vóór een achtergrond : 5 14 bevindt.De achtergrond 14 is geverfd in een verzadigde kleur, die in het voorgrondtafereel 12 niet aanwezig- moet zijn. De camera B wekt een videosignaal van een achtergrondtafereal 16 op, dat door de chromasleutelinrichting in plaats van de achtergrond 14 moet worden ingeschakeld. Het RGB-uitgangsvideosignaal van ch camera A wordt zowel aan een 10 chromasleutelschakelsignaal-generator 18 als aan een codeerinrichting 20 toegevoerd. Het RGB-uitgangsvideosignaal-van de camera B wordt toegevoerd aan een codeerinrichting 22. Deze codeerinrichtingen 20, 22 zijn zodanig ontworpen, dat zij op de gebruikelijke wijze de RGB-signalen coderen in het type kleurentelevisienorm, dat daar ter plaatse wordt gebruikt, 15 hetzij NT SC, hetzij PAL, hetzij SECAM of een andere kleursstelevisienorm.

De gecodeerde videouitgangssignalen uit de codeerinrichtingen'20 en 22 worden toegevoerd aan een schakelpoort 24, welke wordt bestuurd door het uitgangssignaal van de chromasleutelschakelsignaal-generator 18.

De schakelpoort 24 elimineert het uitgangssignaal van de codeerinrichting 20 20 en vervangt dit door het uitgangssignaal van de codeerinrichting 22, wanneer het schakelsignaal uit generator 18 wordt ontvangen. Het uitgangssignaal van de poort 24 is derhalve een chroma-gesleuteld uit gangs signaal, waarin het tafereel 12 in de voorgrond en het tafereel 16 in de achtergrond van het samengesteIdevideobeeld optreedt. Deze versie van een 25 chromasleutelinrichting wordt bij de meeste huidige schakelstelsels en speciale-effecteenheden toegepast·*

Het bezwaar van dit stelsel is, dat aangezien de videosignalen, die door de schakelpoort worden geschakeld,gecodeerde signalen zijn, per definitie de chrominantiesignaal-componenten.van deze gecodeerde 30 signalen een lagere bandbreedte hebben dan de luminantiesignalen. Teneinde ernstige kruiskleurcomponenten in het uiteindelijke uitgangssignaal te vermijden, moet de schakelsnelheid van de schakelpoort 24 derhalve niet groter zijn dan de chrominantiesignaal-bandbreedte. Dit,omdat geen kleurscheidingsinformatie aanwezig is bij een hogere frequentie dan de 35 frequentie van de chrominantiebandbreedts.

Een soortgelijk probleem zou zich voordoen bij een stelsel 8201399 -6- β ί * waarin de reeds gecodeerde televisievideosignalen worden gedecodeerd voor het verkrijgen van de luminantie-chrominantie-informatie, die voor de chromasleutelschakelsignaal-generator nodig is. Naast de bandbreedte-beperkingnvan de chrominantiesignalen treedt een extra vervorming op 5· ten gevolge van het codeer- en decodeerproces.Deze laatste vervormingen : hebben in het algemeen een specialé-effeet-behandeling van videosignalen na de produktie onpraktisch gemaakt ten gevolge \ertcfe slechte kwaliteit i : van de verkregen resultaten.

i '

De uitvinding is in blokschemavórm in fig. 2 weergegeven. Zoals 10 uit fig. 2 blijkt, worden het luminantiesignaal, E^en de twee chrominantiesignalen er_y en Eg_^ toegevoerd aan een gebruikelijke chromasleute1-schakelsignaalgenerator 30.. Ofschoon de uitvinding is aangegeven als werkende met deze drie signalen, is het duidelijk, dat deze signalen hetzij analoge hetzij digitale componentsignalen kunnen zijn en afkomstig 15' kunnen zijn uit "live"RGB-signalen of uit een videoregistratiebron, of zelfs uit gedecodeerde NTSC-videosignalen of met een andere tëlevisienorm gecodeerde videosignalen. Aangenomen wordt, dat het luminantiesignaal een breedbandsignaal van b.v. 5,5 MHz is,terwijl de twee chrominantiesignalen een geringere bandbreedte b.v. 1,3 MHz hebben.

20 Zoals later meer gedetailleerd onder verwijzing naar fig. 4 zal worden besproken, bestaat de chromasleutelsignaal-generator 30 bij voorkeur uit een op de chromatieiteit gebaseerd stelsel, dat onafhankelijk van de luminantie-amplitude werkt. Het voordeel van een dergelijk stelsel is, dat de gevoeligheid op de belichting van het achtergrondgedeelte 25 van een voorgrondtaferael aanmerkelijk wordt gereduceerd, met dientengevolge een kleinere kanscpeaicnjuiste sleutelwerking bij donkere delen van het tafereel.

Het sleutelsignaal, dat door de signaalgenerator 30 wordt opgewekt, wordt over de lijn 32 afgevoerd. Dit signaal is normaliter "in" bij een 30 hoogspanningsniveau, wanneer de verzadigde kleur van de achtergrond wordt gedetecteerd, en "uit" bij een laagispanningsniveau, wanneer het voorgrondtafereal wordt gedetecteerd. De frequentieresponsie van dit sleutelsignaal, d.w.z.de snelheid van de overgang tussen een hoge en een lage toestand in responsie op de detectie van een kleurovergang in het 35 tafereel uit het voorgrondtafereel naar de verzadigde achtergrondkleur of omgekeerd, wordt beperkt tot de bandbreedte van de chrominantiesigna- 8201399

ύ V

. ι ' Γ ' . -- -7- len. Dit is, zoals boven reeds is vermeld, een gevolg van het feit, dat de componenten met hogere frequentie van de kleurverschilsignalen niet langer deel uitmaken van de chrominantiesignalen. Volgens de uitvinding vervult het sleutelsignaal 32 twee functies. Overgangen in 5 het sleutelsignaal worden gebruikt voor het verschaffen van· middelen voor het via een eerste schakelaar poorten van die hoogfrequente componenten van het overeenkomstige luminantiesignaal, die tijdens dergelijke overgangsperioden optreden, en middelen om de helling van eventuele van dergelijke hoogfrequente componenten met tegengestelde polariteit 10 om te keren in de helling van de overeenkomstige overgang. In de tweede plaats, wordt het sleutelsignaal 32, als gemodifieerd door de .versterker 34, in een optelinrichting 38 opgeteld bij de resulterende hoogfrequente luminantiecomponentên, zoals later meer gedetailleerd zal worden besproken.

15 Om aan het sleutelsignaal 32 voor de bovenomschreven handelingen de juiste vorm te geven, wordt het signaal eerst toegevoerd aan een normale versterkingsbesturings (AGC)- v. · versterker 34 met beperkt gebied.

De versterker 34 dient om de piekwaarde van het sleutelsignaal onafhankelijk van een eventuele variatie in de voorgrondtafereel-helderheid 20 of -belichting,welke aanwezig kan zijn, op constant niveau te houden.

De diode 35 richt het uitgangssignaal van de versterker 34 gelijk en voert dit. signaal toe aan een condensator 36, die de tijdconstante van de versterker 34 op de gebruikelijke wijze bepaalt. Het uitgangssignaal ·' van de versterker 34 wordt toegevoerd aan een normaal vertragingsnetwerk 25 37 en vervolgens aan een optelinrichting 38. De vertragingsinrichting 37 kan worden gerealiseerd door een L-C vertragingslijn,een laag doorlaatfil-of dergelijke. De vertragingsinrichting 37 voorziet in een voldoende vertraging, b.v. 135 nanosec. om ervoor te zorgen, dat het uitgangssignaal van de vertragingsinrichting 37 naar de optelinrichting 38 op het-30 zelfde moment als het andere ingangssignaal van de optelinrichting 38 aankomt. Zoals later meer gedetailleerd zal worden besproken, omvat dit andere signaal de frequentiecomponenten van het luminantiesignaal, welke worden gedetecteerd als gelijktijdig met de chrominantiesignaal-overgangen optredende.De vertragingsinrichting 37 maakt het derhalve 35 mogelijk, dat de tempering van het sleutelsignaal overeenkomt met 8201399 -8-.

dit frequentie-componentsignaal en wel zodanig,, dat de nauwkeurige , optelling van deze signalen wordt verkregen.

De hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal worden op de volgende wijze opgewekt. Het brëedband-luminantiesignaal Εγ wordt 5 over een hoog-doorlaat filter 40 gevoerd, dat alle hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal boven de bandbreedte van daehraminantiesig-. nalen. doorlaat. Indien derhalve de chrominantiebandbreedte 1,3 MHz be-' draagt, laat dit hoog-doorlaatfilter alle hoogfrequente.componenten van het luminantiesignaal boven deze frequentie door. Derhalve dient het 10 hoog-doorlaatfilter 40 voor het doorlaten van het hoog-frequente gedeelte van de kleurovergangen, die uit de chrominantiesignalen werden geëlimineerd, tijdens de laag-doorlaatfilter werkingen, welke plaatsvinden wanneer deze signalen met kleinere band worden opgewekt.

Eefcuitgangssignaal van het hoog-doorlaatfilter 40 wordt toegevoerd 15 aan een schakelaar SI. De schakelaar SI is,evenals als andere soortgelijke hierbeschreven schakelaars een normale analoogschakelaar, die een schakelsnelheid van de orde van 100 nanosec. heeft. De schakelaar Sl dient om de hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal, verkregen uit het hoog-doorlaatfilter 40, slechts gedurende een bepaalde tijd, 20 bestuurd door het sleutelsignaal 32, door te laten. Deze werking geschiedt door een drempeldetector 42. Het sleutelsignaal als uitgangssignaal van de versterker 34 wordt toegevoerd aan één ingang vaicfe drempeldetector 42, terwijl de andere ingang van de detector 42 is verbonden met een eerste spanningsreferentie-bron (laagste Vref.) met een zo geringe voorafbepaal-25 de spanning, dat de uitgang van. de drempeldetector 42 hoog wordt zodra het sleutelsignaal zich bevindt boven een spanning met laag niveau, die juist boven het ruisgebied van het sleutelsignaal 32 is gelegen en wel in de uit-toestand daarvan. Het uitgangssignaal van de detector 42 heeft een veel snellere frequentieresponsie dan de responsietijd van het 30 sleutelsignaal-32, zodat het door de drempeldetector 42 opgewekte uit-gangsschakelsignaal het sleutelsignaal aanmerkelijk overlapt. Dit signaal veroorzaakt,dat de schakelaar Sl van toestand verandert. Derhalve, kunnen in hoofdzaak alle hoogspanningscomponenten van het luminantiesignaal, welke optreden van het tijdstip waarop het sleutelsignaal bij een 35 lagere drempelwaarde begint in te schakelen, tot het tijdstip, waarbij aan het eind van het sleutelsignaal het spanningsniveau daarvan opnieuw - 8201399 -9- « · * deze lage spanningsdrempelwaarde passeert, over de schakelaar SI worden gevoerd. Het resultaat is, dat hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal, die..in de overgangsperiode tussen het punt met lage drempelwaarde van het sleutelsignaal en 'een punt met hoge drempel-5 waarde daarvan optreden, over de schakelaar SI worden gevoerd.

Het uitgangsschakelsignaal vancfe drempeldetector 42 wordt ook toegevoerd aan de instelingang van een chromapolariteits-flip-flop 44.

De flip-flop 44 verandert van toestand en wordt laag wanneer dit uit-. gangssignaal laag wordt, aangezien de toestand niet verandert in respon-10 sie op de detector 42 voor het eind van de sleutelsignaalpuls. De terugstelzijde van de flip-flop 44 wordt gevoed uit een tweede drempeldetector 46, waaraan hetzelfde sleutelsignaal als ingangssignaal wordt toegevoerd. Het andere ingangssignaal van de drempeldetector 46 is een referentiespanning met toog niveau (hoogste Vref.), waarvan het 15 niveau juist onder het ruisniveau van het hoogspanningsniveau van het sleutelsignaal 32 is ingesteld. Derhalve is het uitgangssignaal van de drempeldetector 46 een puls, waarvan de voorrand optreedt juist voordat het sleutelsignaal, als versterkt door de versterker 34, het hoge constante niveau daarvan bereikt en waarvan de achterrand optreedt 20’ juist als het spanningsniveau van het sleutelsignaal onder een drempelniveau onder het hoogste niveau daarvan afneemt.

Wanneer het uitgangssignaal va n de drempeldetector 46 hoog is, wordt dit signaal over een invertor 47 aan de chromapolariteits-flip-flop 44 toegevoerd om £e veroorzaken, dat de flip-flop 44 wordt uitgeschakeld, 25 juist wanneer het sleutelsignaal de overgang daarvan naar een in-toestand voltooit. Derhalve, is het uitgangssignaal van de flip-flop 44 hoog totdat de uitgang van de drempeldetector 46"in" gaat en het uitgangssignaal blijft daarna laag totdat de uitgang van de drempeldetector 42 "laag" wordt aan het eind van het sleutelsignaalpuls-interval.

30 De hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal, die over deschakelaar SI worden gevoerd, worden toegevoerd aan een verdere ver-sterkingsbesturingsversterker 50, welke dient om dezelfde uitgangs-amplitude van de hoog-frequente componenten van het luminantiesignaal als het door de versterker 34 als uitgangssignaal geleverde sleutel-35 signaal te onderhouden. Het uitgangssignaal van de versterker 50 wordt eerst toegevoerd aan een begrenzer 52, welke dient om in responsie op 8201399 J * Π " -to- i .

dé hoogfrequente componenten een logisch signaal op te wekken. Het uitgangssignaal van de begrenzer 52 is dubbelzinnig, behoudens wanneer een hoogfrequent componentsignaal aanwezig is, op welke moment., de begrenzer of een rechthoekige golf levert,die eerst een.'één en dan. eennul 5- is,of eerst een nul en dan een één is, afhankelijk van de polariteit van het hoogfrequente componentsignaal. Het logische uitgangssignaal van de begrenzer 52 wordt toegevoerd aan een exclusieve OF-poort 54, : waarvan het andere ingangssignaal het uigangssignaal van de flip-flop ' 44 is. De exclusieve OF-poort 54 vormt de D-ingang van een'luninantie- 10: omkeer-flip-flop 56. Derhalve werkt de exclusieve OF-poort 54 als een orgaan voor het opwekken van een hoge puls, indien de polariteit van de hoogfrequente component een bepaalde richting ten opzichte van de flip-flop 44 heeft en een tegengesteld signaal indien de polariteit van de hoogfrequente component een tegengestelde richting ten opzichte.

15 van de flip-flop heeft, en aangezien het ingangssignaal van de exclusieve OF-poort 54 uit de flip-flop 44 in een verschillende toestand verkeert, afhankelijk van het feit. of het signaal een stijgende of een dalende randovergang van het sleuteIsignaal. is, wordt hierdoor voorzien in organen om ervoor te zorgen, dat de polariteit van de 20 hoogfrequente., component in het uitgangssignaal van de poort 54 wordt gereflecteerd.

Het klokingan^signaal voor de luminantie-omkeer-flip-flop 56 wordt opgewekt door een tweede exclusieve OF-poort 58, waarvan de ingangssignalen de signalen uit elk van de drempeldetectoren 42 en 46 zijn.

25 Het uitgangssignaal van de exclusieve OF-poort 58 is een puls met stijgende rand bij het begin van of de voorrandovergangs-periode of de achterrandovergangs-periode van het sleutelsignaal 32. Derhalve wordt de uitgangstoestand van de flip-flop 56 bij het begin van elk van deze overgangsintervallen op peil gebracht als een functie van de huidige 30 toestand van het uitgangssignaal van de exclusieve OF-poort 54.

Het uitgangssignaal van de flip-flop 56 bestuurt de toestand van een analoge schakelaar S4. De schakelbare ingangssignalen van de schakelaar S4 zijn versies met tegengestelde polariteit van de hoog-frequente componentsignalen van het luminantiesignaal. Deze signalen worden 35 respectievelijk opgewekt door middel van inverterende en niet-inverterende verstakers 60 en 62, welke worden gevoed uit een tweede vertragingsnet- 8201399 ! : : ' ' 1 —— -11- werk 64. Het vertragingsnetwerk 64 is een normaal vertragingsnetwerk, dat nodig is om de hoogfrequente componentsignalen aan te passen aan de verwerkingsvertragingen van de bovenbeschreven, schakeling op een soortgelijke wijze als het sleutelsignaal via de vertragingsinrichting 37 5 werd vertraagd.Derhalve is het uitgangssignaal van:· de" schakelaar S4 of een versie met positieve polariteit bf eeu-versie met negatieve polariteit ; van de hoogfrequente component van een luminantiesignaal, dat op een bepaald moment aanwezig;..is, als een functie vein de huidige toestand van de flip-flop 56. Dat wil zeggen, wanneer het uitgangssignaal van de 10 flip-flop 56 hoog is, dit overeenkomt met een instructie om het hoogfrequente componentsignaal, dat op dat moment aanwezig is, niet te inverteren, zodat het beweegbare contact vandfe schakelaar S4 met de niet-inverterende versterker 62wordl gekoppeld. Omgekeerd wordt wanneer het uitgangssignaal van de flip-flop 56 laag is, hetgeen erop wijst, dat het hoogfrequente 15 componentsignaal moet worden omgekeerd, het beweegbare contact van de schakelaar S4 met de inverterende versterker 60 gekoppeld.

De hoogfrequente componentsignalen uit de schakelaar S4 stellen derhalve direct het hoogfrequente gedeelte van de kleurvideosignaalover-gangeu voor, aannemende , dat deze overgangen in wezen in het luminantie-20 signaal aanwezig zijn. Voorts hebben de uit de schakelaar S4 afkomstige signalen nu een polariteit, welke overeenkomt met de polariteit van de overgangen van het sleutelsignaal. Wanneer derhalve deze hoogfrequente componentsignalen bij het sleutelsignaal worden opgeteld, en wel door middel van de optelinrichting 38, is het resulterende signaal een sleu-25 telsignaal waarvan de voorste en achterste overgangsranden representatief zijn voor de hoogfrequentie-overgangen van het luminantiesignaal in plaats van de laagfrequentie-overgangen van de chrominantiesignalen.

Het uitgangssignaal van de optelinrichting 38 wordt toegevoerd aan' een "soft" begrenzer-versterker 70. De begrenzer-versterker 70 lineari-30 seert het signaal, dat afkomstig is uit de optelinrichting 38 en elimineert eventuele hoogfrequente ruis, die nu op dit signaal aanwezig kan zijn.

Dat wil zeggen, dat de overgangsgedeeltenvan het sleutelsignaal door de begrenzer-versterker 70 worden gelineariseerd teneinde te voorzien in een breedband-chromasleutelschakelsignaal waarvan de overgangsranden lineair 35 verlopen , en waardoor een lineaire omschakeling tussen het voorgrond-tafereel en het achtergrondtafereel mogelijk is.

8201399...............

- )-!-:-· " ' - * , ! 1 -12- f 1 | ' De schakelorganen voor het uitvoeren van deze eindschakelhandeling omvatten normale "cross fade" videoversterkers 72, 74 en 76. Deze verstakers dienen respectievelijk voor een omschakeling tussen de luminantie- en chrominantiesignalen van de voorgrond- en achtergrond-. 5 taferelen als een functie van de huidige toestand van het vergrote sleuteluitgangssignaal van de versterker 70. De verstakers worden "cross fade” verstakers genoemd, omdat zij bestemd zijn om een mengovergang j uit één tafereel naar een ander tafereel te verschaffen met een bestuur-de snelheid, welke evenredig is met de gelineariseerde' helling van de ' .10 sleutelsignaalovergangen. Door deze werking worden eventuele vervormingen in dit overgangsgebied, welke anders in het videouitgangsbeeld; kunnen worden waargenomen, tot: een minimum teruggebracht.

De chrominantiesignalen van het voorgrondtafereel worden verder bij voorkeur uitgeschakeld wanneer een.begin wordt gemaakt met het 15 opwekken van het sleutelsignaal 32·,- als aangegeven door het inschakelen van de drempeldetector 42. Derhalve werkt de drempeldetector 42 ook als een poortorgaan om het toevoeren van de voorgrondchrominantiesignalen aan de respectieve versterkers 74 en 76· slechts, te regelen wanneer door de chromasleutelschakelsignaal-generator 30 geen verzadigingskleur wordt 20 gedetecteerd. Het voordeel van deze schakelorganen is, dat hierdoor de chromacomponenten van de verzadigde kleur worden geelimineerd voordat de versterkers 74 en 76 met een mengovergang van deze signalen beginnen, waardoor derhalve een kleurrafèling wordt belet, die anders in het uitgangsvideobeeld bij de gesleutelde rand zou optreden.

25 Pig. 3 toont een tijddiagram van de bovenomschreven inrichting volgens fig. 2. Voor de duidelijkheid is aangegeven,dat de keten werkt met een luminantiesignaal Εγ, dat varieert tussen drie luminantieniveaus, overeenkomende met de kleuren magenta, rood en blauw, en twee bij wijze van voorbeeld gekozen chrarinartJesgralen E en E , welke op de aangege-

R—Y B-Y

30 ven tijdstippen, overeenkomende met het luminantiesignaal optreden.

Er wordt op gewezen, dat de helling van de overgang tussen kleuren in een luminantiesignaal veel sneller verloopt ten gevolge van de grotere bandbreedte van het luminantiesignaal, dan de overeenkomstige overgangen van de chrominantiesignalen met smallere band. Het sleuteluitgangssignaal 35 32 wordt, als aangegeven, opgewekt in responsie op de detectie van een verzadigde blauwe kleur in de\chrominantiesignalen E en E Op R—X D**X· 8201399 • w' I—*-;--;-'-------- : . -13- deze chromasleutelschakelsignalen is, als aangegeven, hoogfrequente ruis aanwezig- Verder zijn de onderste en bovenste drempelpunten van het sleutelsignaal 32 aangegeven, die. respectievelijk worden bepaald door de drempeldetectoren 42 en 46- Het uitgangssignaal van de drempel— 5 detector 42 en de drempeldetector 46 ligt,als aangegeven, onder het bijvoorbeeld, gekozen sleutelsignaal 32 en illustreert, dat de drempel- i detector 42 in werking blijft en in hoofdzaak het gehele sleutelsignaal | overlapt, terwijl de drempeldetector 46 slechts inwerking is wanneer het sleutelsignaal 32 boven de bovenste drempelwaarde daarvan is gelegen.

10 Vervolgens ishët’-uötgangssignaal van het hoog-doorlaatfilter 40, de hoogfrequente componenten van de kleurovergangen van het bijvoorbeeld . gekozen E -luminantiesignaal bij de bovenste kromme van het tijddiagram aangegeven. Daarna vindt men het chrominantiesignaal E als uitgangs-

R-Y

signaal van de -schakelaar S2 en Εβ als uitgangssignaal van de 15 schakelaar S3 op overeenkomstige wijze.. Zoals blijkt, verlopen deze uitgangssignalen naar 0, wanneer de drempeldetector 42 is ingeschakeld, waardoor een kleurrafeling tijdens het insleutelen van het achtergrond-tafereel tot een minimum wordt teruggebracht.

De werking van de chromapolariteits-flip-flop 44 geeft aan, 20 dat deze flip-flop laag wordt, wanneer het sleutelsignaal eerst de bovenste drempelwaarde overschrijdt en laag blijft totdat de achterrandovergang van het sleutelsignaal 32 juist ongeveer is geëindigd. Het klokuitgangssignaal van de exclusieve OF-poort 58 is aangegeven, waarbij de voorrand van dit signaal veroorzaakt, dat de luminantie-25 omkeer-flip-flop 56 de huidige uitgangstoestand daarvan op peil brengt als een functie van de D-ingang daarvan. Dit D-ingangssignaal is afkomstig uit de uitgang van de exclusieve OF-poort 54. Er wordt op gewezen, dat het uitgangssignaal van de exclusieve OF-poort 54 dubbelzinnig is behoudens wanneer hoogfrequente componentovergangen worden 30 gedetecteerd en de drempeldetector 42 is ingeschakeld. Dit is een gevolg van de werking van de begrenzer 52,die,als aangegeven, de hoogfrequente componenten afkomstig uit het hoog-doorlaatfilter 40 ontvangt en een logisché signaal opwekt, wanneer deze componenten aanwezig zijn, terwijl op alle andere tijdstippen een dubbelzinnig uitgangs-35 signaal ontstaat.

Uit de werking van de schakelaar S4 blijkt, dat de polariteit 8201399 j I ~~~ ; -14- van een hoogfrequente component van het luminantiesignaal kan worden omgekeerd/, afhankelijk van de huidige toestand van de luminantie-omkeer-flip-flop 56 en wel zodanig/ dat de hoogfrequente componenten aan de polariteit van de overgangen in het sleutelsignaal worden aangepast.

5 Hetuitgangssignaal van de optelinrichting 38 illustreert een bij wijze • van voorbeeld, gekozen som van de hoogfrequente componenten van het ' luminantiesignaal en het oorspronkelijke chromasleutelsignaaL met j kleinere bandbreedte. Tenslotte vindt men in het diagram het uitgangs-' schakelsignaal afkomstig uit de begrenzer 70. Waar de overgangsranden 10 van het sleutelsignaal nuy zoals blijkt/ zijn gelineariseerd/ wordt de overgangssnelheid van het sleutelsignaal thans aanmerkelijk verbeterd, en wel.in.een mate/ waarbijdeze in hoofdzaak gelijk is aan de breedband-frequentie-responsie van het luminantiesignaal.

Het-is duidelijk, dat deze snellere overgangsranden een chroma-15 sleutèlwerking met een chrominantiesignaalbandbreedte mogelijk maken, waarbij anders een dergelijke sleutelwerking onbevredigend zou zijn, zoals bij een. chromasleutelwerking na productie, waarbij de chrominan-tiesignalen zijn opgeslagen op een videoband of op een andere wijze

“I

in bandbreedte zijn gereduceerd,vergeleken met de overeenkomstige 20 luminantiesignalen.

Fig. 4 toont een op de chromatieiteit gebaseerde chromasleutel-generator 100, welke volgens de uitvinding als een chromasleutelschakel-signaalgenerator 30 kan worden gebruikt. Zoals boven is vermeld, zijn de voordelen van een op de chromatisiteit gebaseerde chromasleutelgene-25 rator,dat de invloed van variaties in de belichting, van de achtergrond met verzadigde kleur in hoofdzaak worden gereduceerd. Dientengevolge worden een onjuiste sleutelwerking in de tafereelgedeelten van het signaal en de afwezigheid van een juiste sleutelwerking - in de achtergrond van het signaal vermeden. Het probleem bij de bekende 30 chromasleutelinrichtingen is, dat de chrominantiesignalen niet slechts afhankelijk zijn van de tint en de verzadiging van een kleur, doch ook van de luminantie daarvan. Derhalve kan een variatie in de achtergrond-luminantie de sleutelwerking op een schadelijke wijze beïnvloeden. Teneinde de noodzaak tot een zeer nauwkeurige belichting van het tafereel te 35 vermijden, is het gewenst,cht de chromasleutelschakeling afkomstig is uit een luminantie- onafhankelijk chrominantiesignaal, d.w.z. op de 8201399

Μ V

• » I : ' * -15- chromatisiteit gebaseerde signaalgenerator-organen.

Zoals beschreven in "A Chroma-key System Insensitive to Variations of the Background Illumination" van J. Davidse en R.P.

Koppe, SMPTE Journal, Vol. 86, 19 maart 1977, pag. 140, wordt een . 5 dergelijke op de::chromatieiteit gebaseerde generator verkregen, wanneer wordt voldaan aan de onderstaande vergelijking: t ; ! (E ) sin (s ) cós*i? CE v

Het blokschema volgens fig. 4 illustreert een chromasleutelstel-selvdat volgens het bovenstaande principe werkt, waarbij Vref aan een 10 van de vergelijkingsinrichtingen wordt toegevoerd voor het verschaffen van een minimaal niveau, dat bepaald wordt door de hoeveelheid ruis van de camerasignalen. Deze vergelijkingsinrichting belet, dat ruis een chromasleutelsignaal in een donker deel van het tafereel opwekt, d.w.z., dat deze vergelijkingsinrichting het opwekken van een sleutel-15 schakelsignaal blokkeert, indien de luminantie onder een voorafbepaalde drempelwaarde is gelegen.

8201399

Claims

1. TelevisiesteXsel voor een videosignaal met luminantiesignalen , I ; met. brede band en chrominantiesignalen met smallere band, voorzien van : organen voor het opwekken van een breedband-chromasleutelschakelsignaal, gekenmerkt door organen om uit de chrominantiesignalen een. chromasleutel- i 5 ; schakelsignaai met smallere band op te wekken,organen voor het opwekken ! : van hoogfrequente componenten van het luminantiesignaai, overeenkomende j . j ; met de overgangen van het chromasleutelschakelsignaal met smallere band, en organen, die in responsie op de organen voor het opwekken van hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal genoemde componenten 10 bij het chromasleutelschakelsignaal met smallere band optellen.

2. Televisiestelsel voor een videosignaal met”luminantiesignalen met brede, band en chrominantiesignalen met smallere band, voorzien van organen, voor het opwekken van een breedband-chrominantieschakelsig-naal, gekenmerkt door organen om uit de chrominantiesignalen een chroma- 15 sleutelschakelsignaal met smallere band op te wekken, organen voor het. opwekken van hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal, overeenkomende met de overgangen van het chromasleutelschakelsignaal met smallere band, en organen om de polariteit van deze hoogfrequente componenten met de overeenkomstige chromasleutelschakelsignaalovergangen te . 20 vergelijken, en organen om eventuele componenten met tegengestelde polariteit ten opzichte van de overeenkomstige chromasleutelschakel-signaalovergangen om te keren, en organen, die in responsie op. de organen voor het opwekken van hoogfrequente componenten van hetluminantiesignaai de genoemde componenten bij het chromasleutelschakelsignaal met smallere 25 band optellen, waardoor een breedband-chromasleutelschakelsignaal wordt opgewekt.

3. Televisiestelsel voor een eerste videosignaal, dat een. voor-grondtafereel voorstelt, en een tweede videosignaal, dat een achtergrond-tafereel voorstelt, voorzien van organen voor het opwekken van een 30 breedband-chromasleutelschakelsignaal uit chrominantiesignalen met smallere band in het eerste videosignaal, waarbij het schakelsignaal de omschakeling tussen het voorgrondtafereel en het achtergrondtafereel bestuurt, gekenmerkt door organen, om uit de uit het eerste videosignaal afkomstige chrominantiesignalen een chromasleutelschakelsignaal met 35. smallere band op te wekken, organen voor het opwekken van hoogfrequente 8201399 \ ---:---------------’' m t ï ; ' · -17- componenten van het luminantiesignaal, afkomstig uit het.eerste videosignaal, overeenkomende met de overgangen.van het chromasleuteIschakel- signaal met smallere band, en organen voor het vergelijken van de i polariteit van de hoogfrequente componenten, met de overeenkomstige ; 5 chromasleutelschakelsignaaiovergangen, en organen om eventuele componen-; tenmet tegengestelde polariteit ten opzichte van de overeenkomstige . i chromasleutelschakelsignaalovergangen om te keren, organen, die in ,' responsie op de organen voor het opwekken van hoogfrequente componenten j van het luminantiesignaal deze hoogfrequente componenten bij het chroma-: 10 sleutelschakeisignaal met smallere band optellen, teneinde een breedband-chromas leute ls chakelsignaal op te wekken, en organen voor een omschakeling tussen het. voorgrondtafereel en het achtergrondtafereel als een functie van het breedband-chromasleutelschakelsignaal.

4. Televisiestelsel. volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, 15 dat.de organen voor het opwekken van het. chromasleutelsehakelsignaal met. smallere band zijn voorzien van organen voor het opwekken van een opde chromafisiteit gebaseerd schakelsignaal, dat in hoofdzaak onafhankelijk is van belichtingsvariaties in het luminantiesignaal.

5. Televisiestelsel volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, 20 dat de polariteitsvergelijkingsorganen zijn voorzien van lage-drempel- detectororganen om te detecteren wanneer het niveau van het chromasleutel-schakelsignaal met smalle band een voorafbepaald lager.spanningsreferen-tieniveau overschrijdt,hoge-drempeldetectororganen voor het detecteren wanneer het niveau van het chromasleutelsehakelsignaal met smalle band 25 een voorafbepaald bovenste spanningsreferentieniveau overschrijdt, polariteit-flip-flop organen, die naar een eerste toestand kunnen worden omgeschakeld, wanneer de bovenste drempeldetectororganen detecteren, dat het sleutelschakeisignaal. de bovenste referentiespanning over- K , · schrijdt, en naar een tweede toestand wordan- omgeschakeld,wanneer de 30 onderste drempeldetectororganen detecteren, dat het sleutelschakeisignaal de onderste referentiespanning niet overschrijdt, hoog-doorlaat-filterorganen voor het opwekken van hoogfrequente componenten van het luminantiesignaal, poortorganen, die. in responsie op de lage drempeldetectororganen die hoogfrequente componenten leveren, welke optreden 35 wanneer het sleutelschakeisignaal de onderste referentiespanning overschrijdt , en organen, die in responsie op de huidige toestand van de 8201399 m v i | I : j ; -18- i polariteits-flip-flop een logisch niveau leveren, dat een functie is { van de polariteit van de hoogfrequente componenten ten opzichte van de • huidige toestand van de polariteits-flip-flop.

: 6. Televisiestelsel volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, • 5;. dat. de inverterende organen zijn voorzien van luminantie-omkeer-flip-flop-organen, die in responsie op de polariteitsvergelijkingsorganen tijdens | de overgangsperiode„van. het sleutelschakelsignaal een omkeercommando-. signaal leveren, wanneer de polariteit van een hoogfrequente component tegengesteld is aan de polariteit van de: overeenkomstige sleutelschakel-10· signaalovergang, organen om elke hoogfrequente component om te keren en poortorganen, die in responsie op het commandosignaal de hoogfrequente component blokkeren ën de geïnverteerde hoogfrequente component doorlaten.

7. Televisiestelsel volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, dat. de„organen voor het opwekken van hoogfrequente componenten van het 15 luminantiesignaal zijn voorzien van vertragingsorganen om te veroorzaken, dat de hoogfrequente componenten en het chromasleutelschakelsignaal met smalle band in hoofdzaak gelijktijdig aan de optelorganen worden toegevoerd.

8. Televisiestelsel volgens conclusie:. 3, met het kenmerk, 20 dat de schakelorganen zijn voorzien van drempeldetectororganen om vast te stellen wanneer het niveau van het chromasleutelschakelsignaal met smalle band een voorafbepaald referentiespanningsniveau overschrijdt, en poortorganen, die in responsie op deze drempelorganen de chrominantiesignalen van het voorgrondtafereel blokkeren, wanneer het 25 sleutelschakelsignaal de referentiespanning overschrijdt.

9. Televisiestelsel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de schakelorganen zijn voorzien van "cross fade"-verstekerorganen voor het verschaffen van een lineaire schakelovergang tussen de videosignalen van respectievelijk het voorgrondtafereel en het achtergrond-30 tafereel, welke overgang evenredig is met de overgangshelling van het breedband-chromasleutelschakelsignaal. 8201399