DE3141257A1

DE3141257A1 - Farbsignalverarbeitungsschaltung

Info

Publication number: DE3141257A1
Application number: DE19813141257
Authority: DE
Inventors: Nobuya Nago; Teturou Fukaya Saitama Sakai
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2085693A; GB2085693B; KR830008615A; KR850000960B1; JPS5768984A; US4435725A; DE3141257C2

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN . KRAMER ZWIRNER - HOFFMANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

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FARBSIGNALVERARBEITUNGSSCHALTUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbsignalverarbeitungsschaitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei allen, in der ganzen Welt zur Zeit benutzten Farbfernsehsystemen wird ein Trägerchrominanzsignal mit einem Luminanzsignal in Multiplextechnik verkämmt, um ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal zu erzeugen. Als Farbhi1fsträgerfrequenz wird eine hohe Frequenz (3,58 MHz beim NTSC-System) im Frequenzband des Luminanzsignals gewählt, wobei die Bandbreite der Farbsignale zur Amplitudenmodulation des Farbhi1fsträgers ziemlich schmal im Vergleich zu der Bandbreite des Luminanzsignals ist.

In dem Farbfernsehempfänger wird das zusammengesetzte Farbfernsehsignal in das Trägerchrominanzsignal und das Luminanzsignal aufgespalten und das gewonnene Trägerchrominanzsignal einem Farbdemodulator zugeführt, wo die Farbsignale aus dem Trägerchrominanzsignal rückgewonnen werden. Die rückgewonnenen Farbsignale werden einer Farbbildröhre zugeführt.

Bei dieser erläuterten Technik treten beim Einstreuen von Frequenzkomponenten des Luminanzsignals in den Signal-

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dlpl.-Phys. Dr. rer. not. · E. Hoffmann Dlpl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dlpl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur.Dlpl.-Ing., Pat.-Ass., Pal.-Anw.bis 1979 ■ G. Zwlrnor Dlpl.-Ing. Dlpl.-W.-Itig.

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Übertragungskanal des dem Farbdemodulator zugeführten Trägerchrominanzsignals sogenannte Cross-Colour—Störungen auf, welche ein Farbrauschen im Farbbild hervorrufen* Die im Vergleich zur Bandbreite des Luminanzsignals ziemlich schmale Bandbreite der Farbsignale C 0 bis 500 kHz beim NTSC-System ) verursacht ferner Farbsaumkomponenten an der vorderen und an der hinteren Schulter der Farbsignale bei deren Erzeugung im Rundfunkstudio. Da diese Farbsaumkomponenten im Rundfunkstudio nicht beseitigt werden, modulieren sie zusammen mit den echten Farbsignalen den Farbhi1fsträger. Im wiedergebenen Fernsehbild am Empfänger können dieser Farbsaumkomponenten an den Objektgrenzen Farbrandeffekte hervorrufen, welche an den Grenzen zwischen den farbigen und weißen Abschnitten des wiedei— gegebenen Fernsehbildes wahrnehmbar sind.

Cross-Colou!—Störungen treten In verschiedener Form auf dem Bildschirm auf. Bei einem in Fig. 1 veranschaulichten Bild, welches beispielsweise schwarze, weiße und farbige Abschnitte aufweist, treten Cross-Colour—Störungen an den Grenzen X1 und X2 zwischen dem schwarzen Abschnitt B und dem weißen Abschnitt W, ferner an der Grenze X3 zwischen dem schwarzen Abschnitt B und dem farbigen Abschnitt C sowie an der Grenze X4 zwischen dem farbigen Abschnitt C und dem weißen Abschnitt W auf. Der Grund hierfür besteht in der abrupten Änderung des Luminanzsignalpegels an den Grenzen X1, X2, X3 und X4, wodurch hochfrequente Komponenten des Luminanzsignals in das Trägerchrominanzsignal einstreuen.

Desweiteren wird an der Grenze X3 zwischen dem schwarzen Abschnitt B und dem farbigen Abschnitt C sowie an der Grenze Xk zwischen dem farbigen Abschnitt C und dem weißen Abschnitt W ein Farbrandeffekt hervorgerufen. Die Ursache hierfür besteht darin, daß das von dem Rundfunksender abgestrahlte Trägerchrominanzsignal die Farbsaumkomponenten bereits enthält, so daß die aus dem Trägerchrominanzsignal wiedergewonnenen Ferbsignale an den Grenzen X3 und X¹+ nicht schlagartig abklingen können, sondern in die schwarzen und weißen Abschnitte B bzw. W eindringen. Dieser Farbrandeffekt ist an der Grenze zwischen dem farbigen Abschnitt C und dem weißen Abschnitt W sichtber.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Farbsignalverarbeitungselnrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß Cross-Coloui—Störungen und Farbrandeffekte an den Übergängen des Luminanzsignals auf seinen schwarzen oder weißen Spitzenpegel verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Ferbsignalverarbeitungsscheltung nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen FarbsIgnalverarbeitungsschaltung wird ein ankommendes, zusammengesetztes Farbfernsehsignal mittels einer Signaltrennschaltung In ein

Trägerchrominanzsignal und ein Luminanzsignal aufgespalten. Das von der SIgnaltrennschaltung separierte Luminanzsignal wird mit Hilfe einer Begrenzerschaltung auf Pegel nahe seiner schwarzen und weißen Spitzenpegel begrenzt, um auf diese Weise ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches die Pegel übergänge des Luminanzsignals auf dessen schwarze oder weiße Spitzenpegel enthält. Das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung wird mit Hilfe einer Signalformerschal tung in Steuerimpulse umgeformt, welche den Pegelübei— gangen des Luminan-zs.ignals entsprechen. · Das von der Signaltrennschaltung separierte Trägerchrominanzsignal wird einem SignalÜbertragungskanal zugeführt, in welchem eine Signaldämpfungsschaltung vorgesehen ist, welche ein Eingangssignal in Abhängigkeit von der Beaufschlagung mit Steuerimpulsen teilweise dämpft, um auf diese Weise die Cross-Colour— und Farbsaumkomponenten zu unterdrücken.

Der Signaldämpfungsschaltung kann nach einer Alternative das Trägerchrominanzsignal unmittelbar zugeführt werden. Die andere Alternative besteht darin, aus'dem Trägei— Chrominanzsignal mit Hilfe eines Farbdemodulator die Farbsignale wiederzugewinnen und diese wiedergewonnenen Farbsignale der Signaldämpfungsschaltung zuzuführen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

FIg. 1 eine Ansicht eines auf einem Fernsehbildschirm wiedergegebenen Farbbildes zur Ver— anschaulIchung von darin hervorgerufenen Cross-Coloui—Störungen und Farbrandeffekten;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen FarbsIgnalverarbeitungsschaltung;

Fign.- 3A die Frequenzgänge verschiedener, bei der bis 3C Ausführungsform nach Fig. 2 verwendeter Filter;

Fig. k die Zeltverläufe verschiedener, bei der Ausführungsform nach FIg. 2 auftretender elektrischer Signale zur Erläuterung ihrer WirkungsweI se;

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verwendeten Begrenzerschal tung;

Fig. 6 die Übertragungsfunktion der Begrenzerschaltung nach Fig. 5;

Fig. 7 ein elektrisches Schaltbild einer bei der Ausführungsform nach FIg. 2 verwendeten Signal dämpfungsschaltung;

Flg. 8 den Verlauf der Verstärkung der Signaldämpfungsschaltung nach Fig. 7 in Abhängigkeit von dem Steuereingangspegel;

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Farbsignalverarbeitungsschaltung, und.

Fign. 10 elektrische Schaltbilder von weiteren Ausführungsund 11 beispielen der Signalbegrenzerschaltung.

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Die erfindungsgemäße Farbsignalverärbeitungsschaltung sol 1 nunmehr anhand des NTSC-Systems unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Farbsignalverarbeitungsschaltung veranschaulicht. Das einer Eingangsklemme 10 von einer nicht dargestellten Videodetektorstufe zugeführte, zusammengesetzte Farbfernsehsignal gelangt von dort an eine Signaltrennschaltung 11, wo es in ein Luminanzsignal Y und ein Trägerchrominanzsignal C aufgespalten wird. Die Signaltrennschaltung 11 umfaßt ein Kammfilter CBandsperre) 12, welches einen in Fig. 3A dargestellten Frequenzgang aufweist, um aus dem zusammengesetzten Videosignal das Trägerchrominanzsignal auszusieben und die Luminanzsignalkomponente zu gewinnen. Ferner enthält die Signaltrennschaltung 11 ein Bandpaßfilter 13 mit einem Durchlaßbereich von 3,58 Hh 0,5 MHz CFig. 3B), um aus dem zusammengesetzten Videosignal die Trägerchrominanzsignalkomponente zu gewinnen.

Das Ausgangssignal des Kammfilters bzw. Tiefpaßfilters 12 wird einer Schwarz-Weißspitzen-Begrenzerschaltung 14 zugeführt, um das Luminanzsignal auf vorgegebene Pegel nahe der schwarzen und weißen Spitzenpegel zu begrenzen. Die Begrenzerschaltung 14 umfaßt einen Schwarzspitzenbegrenzer 15, einen Weißspitzenbegrenzer 16 und ein Addier glied 17 zum Addieren der Ausgangssignale der beiden Begrenzer 15 und 16.

Das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 14 wird einer Steuersignalgeneratorschaltung 18 zugeführt, welche

ein BandpaßfMter 19 und einen Signalformer 20 aufweist. Das Bandpaßfilter 19 besitzt einen Durchlaßbereich von 1 bis 2 MHz CFIg. 3C) und erzeugt daher Impulse oder differenzierte Impulse entsprechend den Pegel übergängen des Ausgangssignals der Begrenzerschaltung 14. Der Signalformer 20 dient zur Umformung der bipolaren Ausgangs-Impulse des Bandpaßfilters 19 in ein Impulssignal, welches eine einzige Polarität und eine gleichförmige Amp!itude aufweist.

Das Ausgangssignal des zur Gewinnung des Trägerchrominanzsignals vorgesehenen Bandpaßfilters 13 wird einem variablen Dämpfungsglied 21 zugeführt, welches zur Dämpfung des Trägerchrominanzsignals In Abhängigkeit der von der Steuersignal generatorschaltung 18 erzeugten Steuerimpulse dient. Das Ausgangssignal des variablen Dämpfungsgliedes 21 Ist über ein Bandpaßfilter 22 mit einer Farbdemodulationsschal tung 23 verbunden, wo aus dem Trägerchrominanzsignal die Farbsignale wiedergewonnen werden. Die auf diese Weise wiedergewonnen Farbfernsehsignale werden einer Matriζierungsschaltung 24 zugeführt.

Die Funktionsweise der Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Fig. 2 soll anhand von Fig. 4 erläutert werden, welche die Zeitverläufe der Signale v1 bis v6 an verschiedenen Stellen der Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Fig. 2 zeigt.

Das Signal v1 ist das LumlnanzsIgnal am Ausgang des Kammfilters 12, dessen S Ignal vor 1 auf dem In Γ I cj. 1 dargestellten Bildinhalt entspricht. Die Begrenzerschaltung 14 ge~ stattes nur den Durchgang von Weiß- und Schwarzsignalen.

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Der Pegel des Weißsignals liegt höher als ein vorgegebener Pegel v.. nahe des weißen Spitzenpegels, während der Pegel des Schwarzsignals mit den Synchronsignalen unter einem vorgegebenen Pegel v_D nahe des schwarzen Spitzenpegels

liegt. Infolge der Begrenzung des Signals v,1 durch die beiden Pegel v.. und v_ß ergibt sich, wie ohne weiteres ei— sichtlich ist, am Ausgang der Begrenzerschaltung 14 das Ausgangssignal v2 gemäß Fig. 4.

Wird das Ausgangssignal v2 der Begrenzerschaltung 14 dem Bandpaßfilter 19 zugeführt, so ergibt sich ein Ausgangssignal v3 gemäß Fig. h, welches positive und negative Impulse entsprechend den positiven und negativen Übergängen des Ausgangssignals v2 aufweist. Die Impulse des Ausgangssignals v3 des Bandpaßfilters 19 werden mittels des Signalformers 20 in ein Ausgangssignal v4 umgeformt, dessen Impulse nur eine einzige Polarität und eine gleichförmige Amplitude aufweisen, wie ebenfalls aus Fig. 4 hervorgeht. Jeder Impuls des Ausgangssignals v4 wird dem variablen Dämpfungsglied 21 zugeführt, um das Trägerchrominanzsignal zu dämpfen, welches dem variablen Dämpfungsglied 21 von dem Bandpaßfilter 13 zugeführt wird.

Das Ausgangssignal v5 des Bandpaßfilters 13 enthält, wie aus FIg. 4 hervorgeht, an denjenigen Stellen Cross-Colour-Komponenten, wo das LuminanzsIgnal große Pegel änderungen aufweist. Die Im Ausgangssignal v5 enthaltene Trägerchrominanzsignalkomponente zur Wiedergabe des Farbabschnitts C auf dem Bildschirm CFig. 1) ändert sich an den beiden, den Bildgrenzen X3 und X4 entsprechenden Enden ihrer Einhüllenden nicht schlagartig, sondern weist dort gewisse Übergangsperioden auf. In diesen Übergangsperioden verui— sacht das Chrominanzsignal Farbrandeffekte. Die Ursache

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hierfür liegt darin, daß die Farbfernsehsignale senderseitig auf ein Frequenzband begrenzt werden, welches ei— heblich schmäler als das Frequenzband des Luminanzsignals Ist.

Die Ausgangsimpulse im Ausgangssignal v4 der Steuersignalgeneratorschaltung 18 werden jeweils während eines Zeitintervalls erzeugt, in welchem eine Cross-Coloui—Komponente oder eine Farbsaumkomponente in dem Trägerchrominanzsignal v5 vorhanden ist. Die Cross-Ooloui— und Farbsaumkomponenten werden daher durch das variable Dämpfungsglied 21 unterdrückt, so daß sich am Ausgang des variablen Dämpfungsgliedes 21 das Ausgangssignal v6 gemäß Fig. 4 ergibt. Dieses Ausgangssignal v6 wird dem Farbdemodulator 23 zugeführt, wodurch sich ein hochqualitatives Fernsehbild wiedergeben läßt.

Der Grund, weshalb das Ausgangssignal v6 des variablen Dämpfungsgliedes 21 über das Bandpaßfilter 22 dem Farbdemodulator 23 zugeführt wird, besteht darin, Änderungen des Gleichstrompegels im Ausgangssignal v6 zu verhindern, welche andernfalls je nach Ausbildung des variablen Dämpfungsgliedes 21 den Farbdemodulator 23 nachteilig beeinflussen könnten.

In Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltbild der Begrenzer— schaltung 14 dargestellt. Das Lumlnanzsignal v1 am Ausgang des Bandpaßfi1ters 12 wird der Basis eines Transistors Q1 zugeführt, dessen Kollektor mit einer Leistungsquelle +Vcc und dessen Emitter über einen Widerstand R1 mit Masse verbunden sind. Zwischen der Leistungsquelle

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+Vcc und Masse ist eine Serienschaltung der Widerstände R2, R3 und R4 angeordnet. Der Emitter des Transistors Q1 ist ferner mit der Anode einer Begrenzerdiode D1 verbunden, deren Kathode an den Verbindungspunkt P1 zwischen den Widerständen R2 und R3 angeschlossen ist. Desweiteren ist der Emitter des Transistors Q1 mit der Kathode einer weiteren Begrenzerdiode D2 verbunden, deren Anode an den Verbindungspunkt P2 zwischen den Widerständen R3 und Rk angeschlossen ist. Die Verbindungspunkte P1 und P2 sind über jeweils einen Kondensator C1 bzw. C2 mit einem gemeinsamen Ausgang verbunden.

Die Begrenzerschaltung nach Fig. 5 besitzt die in Fig. dargestellte Übertragungskurve, wobei der positive Einsatzpunkt durch ein Potential am Verbindungspunkt P1 zwischen den Widerständen R2 und R3 und deren negativer Einsatzpunkt durch ein Potential am Verbindungspunkt P2 zwischen den Widerständen R3 und R4 bestimmt werden. Wenn daher das Potential am Verbindungspunkt P1 auf den Wert V_w und das Potential am Verbindungspunkt P2 auf den Wert V_ß gelegt werden, wird aus dem angelegten Signal v1 das in Fig. k dargestellte Signal v2gewonnen.

In Fig. 7 ist ein elektrisches Schaltbild eines variablen Dämpfungsgliedes 21 veranschaulicht. Dieses Dämpfungsglied besitzt die in Fig. 8 dargestellte Kennlinie für den Verlauf der Verstärkung in Abhängigkeit vom Steuei— eingangspegel. Das dem variablen Dämpfungsglied 21 zugeführte Trägerchrominanzsignal v5 gelangt an die Basis eines Transistors Q2, dessen Kollektor mit den Emitter— elektroden zweier Differenztransistoren Q3 und Q*+ vet— bundon ist. Der Transistor Q3 Ist an seiner Basis mit dem Steuersignal v*+ beaufschlagt, während der Transistor

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Q4 mit seiner Basis an einer Vorspannungsquelle E1liegt. Das Ausgangssignal v6 wird an einem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Q4 und einem Lastwiderstand R5 abgenommen.

Die Verstärkung des variablen Dämpfungsgliedes 21 wird durch die Impulsspannung des Steuersignals v4 geregelt. Falls die Impulsspannung höher als die Basisvorspannung des Transistors Q4 ist, wird der Transistor Q3 leitend und der Transistor Q4 gesperrt. Hierdurch wird die Verstärkung des variablen Dämpfungsgliedes während des Zeitintervalls, in welchem jeder Impuls der Basis des Transistors Q3 zugeführt wird, auf 0 verringert.

In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Farbsignalverarbeitungsschaltung veranschaulicht, wobei die mit der Ausführungsform nach Fig. 2 übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist ein variables Dämpfungsglied 21 an den Ausgang der Farbdemodulat ionsschal tung 23 angeschlossen, während für jeden der mehreren Ausgänge der Farbdemodulat ionsschaltung 23 ein in Fig. dargestelltes variables Dämpfungsglied 21 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführuncjsform werden die; domodul lerton Farbsl<jnc»1o <|tiü teuer t, um H I ο Cross-Colour"- und I arhsaumkomponenten zu dämpfen.

In Fig. 10 ist ein weiteres Beispiel einer Begrenzerschaltung veranschaulicht. Die dargestel1 te Begrenzerschaltung verwendet einen Transformator TR, um das Lutninanzsignal auf Begrenzerdioden D3 und D4 zu koppeln. Die Ausgangssignale der Begrenzerdioden 03,D^ werden der Basis

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eines Transistors Q5 zugeführt. Die Einsatzpunkte der Begrenzerschaltung werden durch Vorspannung der Dioden Di bzw. D't auf vorgegebene Werte festgelegt.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Beispiel einer Begrenzerschaltung, welche zwei Differenztransistorpaare Q6, Q7 und Q8, Q9 aufweist. Das Luminanzsignal wird den Basiselektroden der Transistoren Q6 und Q8 zugeführt, während die Basiselektroden der Transistoren Q7 und Q9 mit Vorspannungsquellen E2 und E3 verbunden sind, welche die Einsatzpunkte der Begrenzerschaltung auf die Werte V_R bzw. V.. festlegen. Die Kollektorelektroden der Transistoren Q7 und Q8 sind gemeinsam mit der Basis eines Ausgangstransistors Q10 vet— bunden, dessen Emitter an der Leistungsquelle +Vcc liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R6 geerdet ist. Bei dieser Ausführunysform der Begrenzerschaltung tritt ein Weißsignal oberhalb des Begrenzerpegels V am Kollektor des Transistors Q8 auf. Andererseits tritt ein Schwarzsignal unterhalb des Begrenzerpegels V_D am Kollektor des Transistors Q7 auf. Die begrenzten Weiß- und Schwarzsignale werden am Kollektor des Ausgangstransistors Q10 abgenommen.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Farbsignalverarbeitungsschal tung nicht auf zusammengesetzte Farbfernsehsignal e nach dem NTSC-System beschränkt ist, sondern ebensogut auch ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal entsprechend anderen Farbfernsehsystemen vet— arbeiten kniin, bo I welchem ein Träiierchromi nanzs I gnnl mit einem Luminanzsignal In Multiplextechnik verkämmt ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Q/. Farbs i gnal verarbe I tungsschal tung, mit einer Signal trennschaltung zum Aufspalten eines ein Luminanzsignal und ein mit diesem vet— kämmtes Trägerchrominanzsignal enthaltenden, zusammengesetzten Videosignals in das Träger— Chrominanzsignal und das Luminanzsignal, dadurch gekennzeichnet, daß das von der S 1 cjna 11 rennschal tung OO abgetrennte Luminanzsigna1 an eine Begrenzerschaltung (14) zum Begrenzen des Luminanzsignals bei Pegeln nahe seiner Schwarz- und Weißspitzen angekoppelt ist, daß die Begrenzerschaltung (14) mit einer Steuerimpulsgeneratorschaltung C18) verbunden ist, welche Steuerimpulse in Abhängigkeit von den Pegel übergängen des Ausgangssignals der Begrenzerschaltung erzeugt, daß das von der Signaltrennschaltung (11)

Ö IA ! Δ O /

abgetrennte Trägerchrom!nanzsignal an einen Signalübertragungskanal angekoppelt ist, welcher eine Signaldämpfungsschaltung (21) zum Dämpfen eines angelegten Eingangssignals in Abhängigkeit von der Beaufschlagung mit Steuerimpulsen der Steuerimpulsgeneratorschaltung (18) aufweist.
2. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaldämpfungsschal tung (21) mit dem Trägerchrominanzsignal beaufschlagt I st.
3. Farbsignalverarbeίtungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaldämpfungsschaltung (21) mit dem Ausgangssignal einer das Trägerchrominanzsignal demodulierenden Farbdemo— du!at ionsschaltung (23) beaufschlagt ist.
4. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaldämpfungsschaltung (21) ausgangsseitig mit einer Schaltung (22) zum Beseitigen von Änderungen des Gleichstrompegels im Ausgangssignal der Signaldämpfungsschaltung (21) verbunden ist.