NL9100174A - Kleurenbeeld-weergeefinrichting en kleurencamera. - Google Patents

Description

Kleurenbeeld-weergeefinrichting en Meurencamera.

De uitvinding heeft betrekking op een Meurenbeeld-weergeefinrichting bevattende: - middelen voor het toevoeren van een kleuren-video-signaal dat is samengesteld uit een gegammeerde luminantie-component en gegammeerde chrominantie-componenten, - een matrixschakeling voor het afleiden van gegammeerde primaire kleursignalen uit de toegevoerde gegammeerde luminantie- en chrominantie-componenten, - gammacorrectiemiddelen gekoppeld aan de matrixschakeling voor het wijzigen van de gamma van de primaire kleursignalen, welke gammacorrectiemiddelen een regelingang bezitten voor het regelen van de gamma van de primaire kleursignalen in antwoord op een aan de regelingang toegevoerd gamma-regelsignaal, - middelen voor het opwekken van het genoemde gamma-regelsignaal, - en een ldeurenbeeld-weergeefscherm gekoppeld met de gammacorrectie-middelen voor het weergeven van het door de gamma-gecorrigeerde kleursignalen gerepresenteerde kleuren-beeld.

Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4,489,349.

Gebruikelijke Heurenbeeld-weergeefïnrichtingen bezitten een door de gebruiker te bedienen helderheids-instelling waarmee de helderheid van het weer te geven beeld kan worden ingesteld. Deze helderheidsinstelling wordt bewerkstelligd door aan de luminantie-component van het kleuren-videosignaal (of aan de uit de luminantie-component en de chrominantie-componenten afgeleide primaire kleursignalen) een instelbare gelijkspanningscomponent toe te voegen. Een dergelijke helderheidsinstelling heeft echter een aantal bezwaren:

Niet alleen de grijswaarden van het videosignaal maar ook de top-wit waarden worden bij verhoging van de helderheidsinstelling verhoogd. Dit kan tot onacceptabel hoge witwaarden leiden, zodat het video signaal vervolgens weer tot acceptabele top-witwaarden dient te worden begrensd.

Tevens wordt het zwart-niveau van het videosignaal opgetild naar een grijswaarde,zodat het contrast van het weergegeven beeld wezenlijk wordt verminderd.

Aan de Ideurpartijen van het beeld wordt een ongekleurde helderheidscom-ponent toegevoegd. De kleurverzadiging wordt daardoor in belangrijke mate gereduceerd.

Een aanzienlijke verbetering van de beeldkwaliteit kan worden verkregen door af te zien van een helderheidsregeling en daarvoor in de plaats een instelbare of regelbare gamma-regeling te voorzien welke op alle primaire Ideursignalen werkzaam is. Een dergelijke gamma-regeling kan worden voorgesteld met de formule Suit=SYin waarbij S-m het aan de gamma-regeling toegevoerde primaire kleursignaal als ingangssignaal voorstelt met Sj^O voor zwart en 8^=1 voor wit en waarbij Suit het gamma gecorrigeerde uitgangssignaal voorstelt. Wordt de exponent 7 gevarieerd dan varieert het uitgangssignaal Suit maar het zwartniveau ervan (Suit=0) en het witniveau (Suit=l) zijn daarbij onafhankelijk van 7. Opgemerkt zij dat in de praktijk gammaschakelingen kunnen worden toegepast die geen exacte exponentiële gamma leveren maar die de functie Suit=SYin,althans voor het relevante signaalbereik, ongeveer benaderen.

De instelbare gamma in de beeldweergeefmrichting maakt deel uit van de totale (overall) gamma van het overdrachtsysteem vanaf het opgenomen beeld in de camera tot en met het weergegeven beeld. Gebruikelijke gammawaarden zijn: in de camera 1/2,2 en in de kathodestraal-weergeefbuis 2,8, zodat zonder variabele gammare-geling de totale gamma 2,8/2,2 = 1,27 bedraagt. Met een instelbare gamma die bijvoorbeeld instelbaar is van 1 tot 0,40 varieert de totale gamma van 1,27 tot 2,8*0,40/2,2 = 0,51.

De uitvinding berust op de erkenning dat bij een afwijking van de totale gamma van de waarde 1 een kleurfout optreedt die groter is naarmate de totale gamma meer van de waarde 1 afwijkt. Deze kleurfout manifesteert zich zowel als een fout in de kleurverzadiging als, in mindere mate, in de kleurtint. De uitvinding beoogt in een Meurenbeeld-weergeefinrichting met instelbare of regelbare gamma deze kleurfout te vermijden of althans in aanzienlijke mate te reduceren en de kleurenbeeldweergeefin- richting volgens de uitvinding is daartoe gekenmerkt door een ldeurcorrectieschakeling voor het in antwoord op het gamma-regelsignaal wijzigen van de onderlinge verhouding van de primaire Weursignalen hetzij voor of na de gamma-correctiemiddelen.

Het is gebleken dat het mogelijk is op zeer eenvoudige wijze de genoemde klemverschuivingen en in het bijzonder de storende klemverschuivingen van de huidsMeur-tinten in belangrijke mate te compenseren indien de ldeurenbeeldweergee-finrichting volgens de uitvinding verder gekenmerkt is doordat de kleurcorrectieschake-ling een regelbare versterkerinrichting bevat voor het regelen van de amplitude van de aan de matrixschakeling toegevoerde gegammeerde chrominantie-componenten in antwoord op het gamma-regelsignaal waarbij een afname van de gamma gepaard gaat met een automatische toename van de genoemde amplitude.

Op overeenkomstige wijze kan een instelbare of regelbare gamma ook in de camera worden toegepast,bijvoorbeeld in de handen van de cameraman die bij donkere scènes de camera-gamma kan verlagen en bij meer heldere scènes deze kan verhogen. Bij voorkeur worden de kleurfouten die door deze gamma-wijzigingen in de camera ontstaan ook in de camera gecompenseerd. Dientengevolge betreft de uitvinding tevens een Jdeurencamera bevattende: - een sensor-inrichting voor het omzetten van een kleurenbeeld in een aantal primaire Ideursignalen, - gammacorrectiemiddelen gekoppeld aan de sensor-inrichting voor het omzetten van de primaire Ideursignalen in gegammeerde Ideursignalen, welke gammacorrectiemiddelen een regelingang bezitten voor het regelen van de gamma in antwoord op een aan de regelingang toegevoerd gamma-regelsignaal, - middelen voor het opwekken van het genoemde gamma-regelsignaal, - een matrixschakeling voor het afleiden van een gegammeerde luminantie-component en gegammeerde chrominantie-componenten uit de gegammeerde Ideursignalen en volgens de uitvinding is een dergelijke camera gekenmerkt door een kleurcorrectie-schakeling voor het in antwoord op het gamma-regelsignaal wijzigen van de onderlinge verhouding van de primaire Ideursignalen hetzij voor of na de gamma-correctiemiddelen.

Op overeenkomstige wijze als in de beeldweergeefinrichting kan een zeer eenvoudige ldeurcorrectie verkregen worden indien de camera volgens de uitvinding verder gekenmerkt is doordat de ldeurcorrectieschakeling een regelbare versterkerinrich- ting bevat voor het regelen van de amplitude van de door de matrixschakeling geleverde gegammeerde chrominantie-componenten in antwoord op het gamma-regelsignaal waarbij een afname van de gamma gepaard gaat met een automatische toename van de genoemde amplitude.

Deze en nadere aspecten van de uitvinding zullen nader worden uiteengezet aan de hand van de in de tekeningen weergegeven figuren. Hiervan tonen:

Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een ldeurenbeeldweergeefinrichting volgens de uitvinding,

Figuur 2 en 3 diagrammen ter nadere verduidelijking van de werking van de uitvinding,

Figuur 4 een uitvoeringsvoorbeeld van een gammacorrector voor toepassing in een gammacorrectieinrichtting als weergegeven in figuur 1 en

Figuur 5 een uitvoeringsvoorbeeld van een kleurencamera volgens de uitvinding.

De ldeurenbeeldweergeefinrichting van figuur 1 bevat drie ingangsklemmen I1} I2 en I3 voor respectievelijk de signalen Y’, R’-Y’ en B’-Y’. Zoals bekend is Y’ gelijk aan 0,30 R’ + 0,59 G’ + 0,11 B’, waarbij R’, B’ en G’ de in de camera gamma-geprecorrigeerde primaire kleursignalen R, G en B voorstellen. Y’ is dus de gamma-geprecorrigeerde luminantiecomponent en R’-Y’ en B’-Y’ zijn de gamma-geprecorrigeerde chrominantiecomponenten van het ldeurentelevisiesignaal. De ingangsklemmen I2 en I3 zijn verbonden met de ingangsklemmen A1 en A2 van een versterker A met uitgangsklemmen A3 en A4. De ingangsklem Ij en de uitgangsklemmen A3 en A4 van de versterker A zijn respectievelijk verbonden met ingangsklemmen M1} M2 en M3 van een matrixschakeling M.

Vooralsnog wordt verondersteld dat de versterker A de signalen zonder versterking doorlaat zodat aan de ingangsklemmen M1? M2 en M3 van de matrixschakeling respectievelijk de signalen Y’, R’-Y’ en B’-Y’ worden toegevoerd. De matrixschakeling M is op bekende wijze ingericht om de drie ingangssignalen Y’, R’-Y’ en B’-Y’ om te zetten in de signalen R’, G’ en B’ die aan respectievelijke matrixuitgangsklemmen M4, M5 en M6 beschikbaar staan. Deze signalen worden vervolgens toegevoerd aan in-gangsklemmen Cl9 C2 en C3 van een variabele gammaschakeling C waarvan uitgangs-klemmen C4, C5 en C6 met ingangsklemmen D1} D2 en D3 van een kleurenbeeldweer-geefscherm, bijvoorbeeld een kathodestraalbuis of een LCD scherm, zijn verbonden.

De signalen R’, G’ en B’ zijn in de camera uit de primaire Heursignalen R, G en B afgeleid middels de gamma-precorrectie 7c, zodat geldt R’ = R7C, G’ = G7° en B’ = B7°. In het algemeen wordt voor 7c ongeveer een waarde 1/2,2 aangehouden. Deze gamma-precorrectie dient om althans ten dele de gamma (7d) van het weergeef-scherm D te compenseren. Deze bedraagt bij kathodestraalbuizen circa 2,8 en bij LCD-weergeefschermen circa 3,3. De totale gamma 7t van opgenomen beeld tot weergegeven beeld is 7C*7d = 2,8/2,2 = 1,27 voor kathodestraalbuizen en 3,3/2,2 = 1,5 voor LCD-schermen.

Zoals in figuur 1 is getoond, is een variabele gamma-inrichting C voor het weergeefscherm D geschakeld. Deze inrichting bewerkstelligt voor elk primair kleursig-naal een additionele en variabele gamma yw die bijvoorbeeld kan variëren tussen 0,4 en 1. Daarmede wordt de totale gamma 7t=7C*7V*7d variabel tussen de grenzen 0,4*2,8-/2,2 = 0,51 en 1*2,8/2,2 = 1,27.

In figuur 2 is getoond wat het effect van diverse gamma’s is op het signaal. Deze figuur toont, bij toepassing van een zuiver exponentiële gamma, het verband tussen een ingangssignaal Vin en een uitgangssignaal Vout = Vin7 voor verschillende waarden van 7. Indien Vin en Vout videosignalen voorstellen met = 0 voor het zwartniveau en Vin = 1 voor het witniveau, dan blijkt dat het uitgangssignaal zowel voor zwart als voor wit onafhankelijk van 7 op zwart respectievelijk wit blijft liggen. Een afname van 7 naar bijvoorbeeld 0,5 heeft echter een expansie van de lagere (donkere) videosignaalniveaus en een compressie van de hogere (lichtere) videosignaal-niveaus ten gevolge, terwijl bovendien het gemiddelde signaalniveau toeneemt, zodat het beeld in totaal helderder wordt. Ingeval de gebruiker vooral geïnteresseerd is om meer detail in de donkere partijen van het beeld te zien, zal hij de gamma verlagen, waarbij zwart- en witniveau worden gehandhaafd met een toename van de gemiddelde helderheid. Indien hij meer geïnteresseerd is in het detail van de heldere beeldgedeelten zal hij de gamma verhogen hetgeen een afname van de gemiddelde helderheid veroorzaakt.

Voor de regeling van de gamma is de variabele gamma-inrichting C voorzien van een gamma-regelingang Cc die is aangesloten op een regelsignaalbron B

voor het leveren van het gamma-regelsignaal aan de inrichting C. In de bron B wordt dit regelsignaal op gebruikelijke en niet nader weergegeven wijze opgewekt, bijvoorbeeld handbediend, al of niet door middel van afstandsbediening, of automatisch bijvoorbeeld door het meten van de gemiddelde helderheid van het binnengekomen videosignaal zoals reeds is beschreven in het genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.489.349.

Zoals reeds in de inleiding is opgemerkt blijkt de regeling van de gamma gepaard te gaan met ongewenste Ideurverschuivingen. Dit is nader geïllustreerd in figuur 3a waarin op bekende wijze in een u’v’-chromaticiteits-diagram volgens de CIE-1976 standaard de Ideurverschuivingen zijn getoond die bij verandering van de totale gamma γί van 1 naar 0,51 plaatsvinden. De pijlen in dit diagram geven de ldeurver-schuivingen aan die als gevolg van de gammaregeling optreden. Duidelijk is te zien dat daardoor belangrijke Ideurverschuivingen, met name ook in het gebied (ongeveer midden tussen de rood(R)-,groen(G)- en wit(W)-punten) waar de voor Meurverschuivin-gen zeer gevoelige huidsldeur-tinten optreden.

Teneinde hierin compensatie te brengen is in de verbindingen van de ingangsldemmen I2,13 naar de matrixingangsklemmen M2, M3 de variabele versterker A opgenomen die de chrominantiecomponenten R’-Y’ en B’-Y’ versterkt, zodanig dat aan de uitgang A3 het versterkte R’-Y’signaal 5(R’-Y’) en aan de uitgang A4 het versterkte B’-Y’signaal δ(Β’-Υ’) optreedt. De versterker A bevat een regelingang Ac via welke de versterkingsfactor δ regelbaar is en welke regelingang hetzelfde gamma-regelsignaal, of een daarvan afgeleid regelsignaal, van de bron B ontvangt. De regeling van de versterker A is daarbij zodanig dat bij een afname van de gamma in de inrichting C de versterkingsfactor δ en dus de amplitude van de aan de matrixschakeling toegevoerde chrominantiecomponenten R’-Y’ en B’-Y’ toeneemt. Voor een optimale compensatie van de optredende Ideurverschuivingen bij een vermindering van de totale gamma naar 0,51 dient de versterkingsfactor δ van de versterker A toe te nemen naar ongeveer 1,5. De daarbij nog resterende Ideurverschuivingen zijn in figuur 3b getoond. Zoals uit deze figuur blijkt wordt een praktisch volledige correctie in het belangrijke huidsldeur-gebied verkregen met een zeer eenvoudige regeling waarbij de beide chrominantie-componenten R’-Y’ en B’-Y’ in gelijke mate worden versterkt. Tevens zij opgemerkt dat deze Weurcorrectieregeling zich daarin van gebruikelijke kleurverzadi-gingsregelingen onderscheid dat daarbij een verzwakking van de chrominantie-compo- nenten plaats vindt terwijl bij de voorgestelde Heurcorrectie tevens versterking van deze componenten plaats vindt.

De variabele gamma-correctie-inrichting C is opgebouwd uit een drietal variabele gamma-schakelingen, voor elk ldeursignaal één. Een mogelijke uitvoering hiervan is in figuur 4 getoond. Het ingangssignaal wordt daarbij via een ldemschakeling CL toegevoerd aan een vaste gamma-corrector GC die een gamma van bijvoorbeeld 0,4 bezit. De gammacorrector GC kan uitgevoerd zijn als elke bekende gammacorrector die de gewenste exponentiële curve in het betreffende signaalbereik in voldoende mate benaderd. Het uitgangssignaal van de gamma-corrector wordt via een eerste buffertrap BUi aan de bovenzijde van een instelbare elektronische potentiometer P toegevoerd. Het signaal van de ldemschakeling wordt tevens via een tweede buffer BU2 toegevoerd aan de onderzijde van de elektronische potentiometer P. De loper van de potentiometer vormt het uitgangssignaal van de variabele gamma-corrector. Indien de loper op de bovenste positie staat is het uitgangssignaal ongeveer gelijk aan V^0,4 en indien de loper op de onderste positie staat is het uitgangssignaal gelijk aan V^. Bij tussenposities van de loper heeft het uitgangssignaal bij benadering een van de loperpositie afhankelijke gamma tussen 0,4 en 1.

Op overeenkomstige wijze als in figuur 1 is weergegeven voor een ldeuren-beeld-weergeefinrichting, is het mogelijk de uitvinding toe te passen in een ldeurenca-mera. Dit is weergegeven in figuur 5.

Een sensorinrichting S levert primaire kleursignalen R,G en B aan een gammaprecorrectie-inrichting C’ met regelingang C’c voor het regelen van de gamma van de inrichting C’. De ingangssignalen R,G,B worden daarbij respectievelijk omgezet in gegammeerde primaire kleursignalen R’,G’ en B’ waarvoor respectievelijk geldt: r>=r7c5 g’=G7C en B’ =Byc en waarbij yc de regelbare of instelbare gammaexponent van de inrichting C’ voorstelt.

De uitgangssignalen R’,G’ en B’ van de inrichting C’ worden vervolgens toegevoerd aan een matrixschakeling M’ waar deze signalen worden omgezet in een gegammeerde luminantiecomponent Y’ en in gegammeerde chrominantie-componenten R’-Y’ en B’-Y’. De beide chrominantie-componenten worden vervolgens in amplitude geregeld in een regelbare versterker A’ met regelingang A’c en de beide uitgangssignalen van deze versterker worden tezamen met de luminantiecomponent Y’ op bekende en niet nader weergegeven wijze verder verwerkt voor de overdracht naar weergeef- inrichtingen.

Op overeenkomstige wijze als weergegeven in figuur 1 worden de regelbare gammaprecorrectie-inrichting C’ en de regelbare versterker A’ gezamenlijk op hun respectievelijke regelingangen C’c en A’c geregeld door een regelsignaalbron B’ en wel zodanig dat klemverschuivingen veroorzaakt door de regeling van de gamma van de inrichting C’ hoofdzakelijk worden gecompenseerd door de regeling van de versterker A’. Evenals bij de beeldweergeefinrichting dient daartoe bij afnemende gamma de versterking van de gegammeerde chrominantie-componenten te worden verhoogd.

Opgemerkt zij dat de ldeurcorrectieschakeling op andere wijze uitgevoerd kan worden dan aan de hand van de figuren 1 respectievelijk 5 is beschreven. De variabele versterkingsfactor δ kan bijvoorbeeld voor de signalen R’-Y’ en B’-Y’ enigszins verschillend zijn. Ook is het mogelijk dat de Ideurcorrectie op de uitgangssignalen van de matrixschakeling M of de ingangssignalen van de matrixschakeling M’ werkzaam is. In dat geval is voor een goede Ideurcorrectie niet alleen een variabele versterking maar ook een verdere signaal-matricering nodig. Bijvoorbeeld kan in figuur 1 dezelfde Ideurcorrectie worden verkregen als, in plaats van de regelbare versterker A, de uitgangssignalen R’,G’ en B’ van de matrixschakeling M worden omgezet in geregelde signalen 6R’,6G’ en 5B’ en vervolgens bij deze signalen een geregeld luminantie-signaal (1-δ)Υ’ wordt opgeteld. Ook indien de ldeurcorrectieschakeling na de regelbare gammainrichting C, of voor de regelbare gammainrichting C’, wordt opgenomen zal in het algemeen een additionele signaalmatricering nodig blijken.

Claims (4)

1. Kleurenbeeld-weergeefinrichting bevattende: - middelen voor het toevoeren van een kleuren-video-signaal dat is samengesteld uit een gegammeerde luminantie-component en gegammeerde chrominantie-componenten, - een matrixschakeling voor het afleiden van gegammeerde primaire kleursignalen uit de toegevoerde gegammeerde luminantie- en chrominantie-componenten, - gammacorrectiemiddelen gekoppeld aan de matrixschakeling voor het wijzigen van de gamma van de primaire kleursignalen, welke gammacorrectiemiddelen een regelingang bezitten voor het regelen van de gamma van de primaire kleursignalen in antwoord op een aan de regelingang toegevoerd gamma-regelsignaal, - middelen voor het opwekken van het genoemde gamma-regelsignaal, - en een kleurenbeeld-weergeefscherm gekoppeld met de gammacorrectie-middelen voor het weergeven van het door de gamma-gecorrigeerde kleursignalen gerepresenteerde ldeuren-beeld, gekenmerkt door - een ldeurcorrectieschakeling voor het in antwoord op het gamma-regelsignaal wijzigen van de onderlinge verhouding van de primaire kleursignalen hetzij voor of na de gamma-correctiemiddelen.

2. Kleurenbeeldweergeefinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de ldeurcorrectieschakeling een regelbare versterkerinrichting bevat voor het regelen van de amplitude van de aan de matrixschakeling toegevoerde gegammeerde chrominantie-componenten in antwoord op het gamma-regelsignaal waarbij een afname van de gamma gepaard gaat met een automatische toename van de genoemde amplitude.

3. Kleurencamera bevattende: - een sensor-inrichting voor het omzetten van een kleurenbeeld in een aantal primaire kleursignalen, - gammacorrectiemiddelen gekoppeld aan de sensor-inrichting voor het omzetten van de primaire kleursignalen in gegammeerde kleursignalen, welke gammacorrectiemiddelen een regelingang bezitten voor het regelen van de gamma in antwoord op een aan de regelingang toegevoerd gamma-regelsignaal, - middelen voor het opwekken van het genoemde gamma-regelsignaal, - een matrixschakeling voor het afleiden van een gegammeerde luminantie-component en gegammeerde chrominantie-componenten uit de gegammeerde kleursignalen, gekenmerkt door - een kleurcorrectieschakeling voor het in antwoord op het gamma-regelsignaal wijzigen van de onderlinge verhouding van de primaire kleursignalen hetzij voor of na de gamma-correctiemiddelen.

4. Kleurencamera volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de kleurcorrectie schakeling een regelbare versterkerinrichting bevat voor het regelen van de amplitude van de door de matrixschakeling geleverde gegammeerde chrominantie-componenten in antwoord op het gamma-regelsignaal waarbij een afname van de gamma gepaard gaat met een automatische toename van de genoemde amplitude.