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Verfahren und Schaltungsanordnung zur übertragung eines Videosignals
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur übertragung eines Videosignals
(Hauptkanal-Videosignal) über einen Hauptkanal, wobei sich dieses Hauptkanal-Videosignal
aus Bildsignalanteilen und Austastsigaalanteilen zusammensetzt und den Extremwerten
der Bildsignalanteile ein konstantes Potential zugeordnet wird. Als Extrernwerte
können in diesem Zusammenhang beispielsweise die den dunkelsten oder hellsten Bildpunkten
entsprechenden Signalwerte eines Videosignals entweder innerhalb einer Zeile oder
innerhalb mehrerer Zeilen oder innerhalb eines oder mehrerer Bilder verstanden werden.
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Bei einer bekannten Schaltungsanordnung zur Schwarzsteuerung auf den
dunkelsten Bildpunkt wird das Videosignal über einen Koppelkondensator einerseits
einer ersten Diode zugeführt, durch die den dunkelsten Bildpunkten ein konstantes
Potential zugeordnet wird. Mit einer weiteren Diode wird eine Spannung abgeleitet,
die dem Videosignal während der Austastlücke proportional ist. Diese Spannung dient
als Stellgröße für den Betrag eines Abschneidepotentials. Diese bekannte Schaltungsanordnung
arbeitet nur dann befriedigend, wenn pro Zeiteinheit genügend Signalanteile des
Videosignals vorhanden sind, auf die schwarzgesteuert werden kann. Wenn im Videosignal
nur wenige Extremwerte vorhanden sind, ergibt sich eine Stellgröße, die teilweise
von den Extremwerten und teilweise vom Mittelwert des Videosignals abhängt. Diese
Mittelwertabhängigkeit ist durch den Widerstand parallel zur Diode bedingt. Diese
bekannte Schaltungsanordnung hat also den Nachteil, daß bei einem Videosignal mit
wenigen Extremwerten die Schwarzsteuerung auf den dunkelsten Bildpunkt fehlerhaft
ist. Um dies zu vermeiden, wird in der Praxis der Widerstand parallel zur Diode
möglichst groß gewählt, wodurch sich ein anderer Nachteil ergibt, der darin besteht,
daß die Regelgeschwindigkeit herabgesetzt wird.
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Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren anzugeben, nach dem die Nachteile
dieser bekannten Schaltungsanordnung vermieden werden und das sich insbesondere
zur Durchführung mit Transistorschaltungsanordnungen eignet.
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Erfindungsgemäß wird das Hauptkanal-Vid--osignal einer Eingangselektrode
eines Verstärkerelementes -
vorzugsweise eines Transistors - zugeführt,
und das gleiche Videosignal wird an geeigneter Stelle vom Hauptkanal abgezweigt
und einem Nebenkanal zugeführt (Nebenkanal-Videosignal), in dem die Austastsignalanteile
dieses Nebenkanal-Videosignals unterdrückt werden. In Abhängigkeit von den Extrern,-werten
der im Nebenkanal geführten Bildsignalanteile wird dann eine Festpotentialsteuerstufe
derart gesteuert, daß beim Auftreten der Extremwerte eine leitende Verbindung von
der Eingangselektrode des Verstärkerelementes -über die Festpotentialsteuerstufe
mit einem Schaltungspunkt konstanten Potentials 'hergestellt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat einmal den Vorteil, daß es vom
Mittelwert des Videosignals praktisch unabhängig ist. Den Extremwerten dieses Videosignals
wird also auch dann ein bestimmtes konstantes Potential zugeordnet, wenn diese Extrernwerte
nur vereinzelt auftreten. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
darin zu sehen" daß etwa gleich große Zeitkonstanten des Ansprech- und Abklingvorganges
erzielt werden und daß keine Pendelschwingungen zu befürchten. sind. Ein besonderer
Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß es unter Verwendung
von Transistorschaltungsanordnungen durchführbar ist.
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Das erfindungsgemäße VeTfahren eignet sich vorzüglich zur automatischen
Konstanthaltung des Weißwertes. In diesem Fall wird den Weißspitzen. ein konstantes
Potential zuggordnet. In Abhängigkeit vom Potentialunterschied iwischen diesem konstanten
Potential und dem Potential des Schwarzwertes kann dann eine Regelspannung
abgeleitet und zur Verstärkungsregelung verwendet werden.
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Das erfindungsgemaße Verfahren kann aber auch mit Vorteil für eine
automatische Schwarzsteuerung verwendet werden, wonach jenen Extrernwerten des Videosignals,
die den dunkelsten Punkten entsprechen, ein konstantes Potential zugeordnet wird.
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Im folgenden werden die Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben
an Hand der F i g. 1 bis 8
beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte
gleiche
Schaltungselemente- bzw. Impulsfolgen mit jeweils gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Es zeigt Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Änderung der Gleichstromkomponente
eines Videosignals, wobei den Signalamplituden, die den dunkelsten Punkten entsprechen,
ein konstantes Potential zugeordnet wird, F i g. 2 Impulsfolgen, wie sie
bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 huftreten, -Fig. 3 eine Schaltungsanordnung
zur Begrenzung eines Videosignals, dessen Extremwerten ein konstantes Potential
zugeordnet ist, F i g. 4 eine Schaltungsanordnung, mittels der aus einem
Videosignal, dessen Extremwerten ein konstantes Potential zugeordnet ist, eine Regelspannung
abgeleitet wird, F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur
Steuerung aigf den dunkelsten Punkt eines Videosignals und anschließenden Amplitudenbegrenzung,
F i g. 6 eine ausführlichere Darstellung der Schaltungsanordnung nach F i
g. 5,
F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Steuerung
auf den dunkelsten Punkt eines Videosignals, unter Verwendung von rechteckförmigen,
während der Austastlücken eingesetzten Gegenimpulsen, und F i g. 8 ein Blockschaltbild
einer Schaltungsanordaung zur Steuerung auf den dunkelsten Punkt und anschließenden
Amplitudenbegrenzung, wobei das Begrenzungspotential geregelt wird.
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Der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird über Klemmel das VideosignaIV
(s.Fig.2) zugeführt, welches sich aus dem Bildinhaltssignal (während der Zeitt)
und aus dem Austastsignal (während der Zeitt') zusammensetzt. Der Extremwert2 entspricht
dem hellsten Punkt, wogegen der Extremwert 46 dem dunkelsten Punkt entspricht. Es
wird angenommen, daß den Signalanteilen während der Austastlücken t' Heiligkeitswerte
entsprechen, die dunkler als diejenigen Helligkeitswerte sind, die dem Extremwert
46 (dunkelster Punkt) entsprechen. Dieses Videosignal kann mit Fernschabtasteinrichtungen
gewonnen werden, beispielsweise mit Fernsehkameras, Filmabtastern, Diaabtastern,
Magnetaufzeichnungsanlagen, und innerhalb eines Fernsehstudios oder im Rahmen des
Industriefernsehens übertragen werden. Es kann aber auch ein Videosignal sein, welches
in einem Fernsehempfänger auftritt und z. B. zur Aussteuerung einer Bildwiedergaberöhre
dient. Im folgenden wird angenommen, daß dieses Videosignal V (welches an irgendeiner
Stelle des übertragungsweges einer Fernsehübertragungsanlage oder an irgendeinem
Punkt innerhalb eines Fernsehempfängers abgenommen wird) verschiedene, sich zeitlich
ändernde Gleichstromkomponenten hat und daß deren Extremwerten kein konstantes Potential
zugeordnet ist.
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Das Videosignal V wird nun über Klemme 1
einem Impedanzwandler
6 zugeführt, der aus dem Transistor 7 (Type AF 118), aus den
Widerständen 8
(10 kOhm), 9 (2,7 kOhm), 11 (150 Ohm,
12 (220 Ohm) und dem Kondensator 13 (50 #J) besteht. Vom Emitter des Transistors
7 wird das Videosignal V über den Kondensator 14 (0,5 itF) der Basis
des Transistors 15 (Type AF 118) zugeführt, der mit den Widerständen
16 (118 Ohm), 17 (680 Ohm), 18
(560 kOhm) als Verstärkerstufe
geschaltet ist. . Vom Kollektor des Transistors 15 wird das Videosignal
der Austaststufe 40 zugeführt, und dort werden die Signalanteile während der Zeit
t' durch die Impulse VII ausgetastet, so daß sich das Videoi signal VI ergibt. Diese
Austaststufe 40 besteht aus dem Transistor 41 (2 SA 17), dem Widerstand 42
(22 kOhm) und aus dein Kondensator 43 (50 [iF)-Über Klemme 47 werden die
Austastimpulse VII zu~ geführt. Vom Kollektor des Transistors 15 wird somit
über die Schaltungspunkte 48, 49, 19 das Videosignal VI dem Impedanzwandler
21 zugeführt, der aus dem Transistor 22 (Type OC 141) und dem Widerstand
23 (220 Ohm) besteht.
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Vom Emitter des Transistors 22 wird das Signal über die Schaltungspunkte
24 und 33 einer Festpotentialsteuerstufe 25' zugeführt. Diese Festpotentialsteuerstufe
besteht aus dem Transistor 45 (npn-Transistor der Type OC 141), aus dem Kondensator
27
(2 itF) und aus den Widerständen 28 (1,8 kOhm), 31
(22 kOhm)
und 44 (270 Ohm). Dabei bilden die Widerstände 28 und 44 einen Spannungsteiler,
dessen Enden einerseits mit Masse und andererseits über Klemme 32 mit dem
negativen Pol einer Spannungsquelle (- 12 Volt) leitend verbunden sind.
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Das Videosignal VI wird also über einen Nebenweg (über die Schaltungspunkte
48, 49, 19, 24 und 33) der Festpotentialsteuerstufe 25' zugeführt.
Während der Extremwerte 46 wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 45
leitend, so daß die Basis des Transistors 15 über den Schaltungspunkt 34
mit dem Schaltungspunkt 35 konstanten Potentials leitend verbunden ist. Die
Festpotentialstufe 25' wird son-dt in Abhängigkeit von Teilen des Videosignals,
und zwar in Abhängigkeit von den während der Zeit t auftretenden Extremwerten 46
des Bildinhaltssignals gesteuert. Auf diese Weise wird vom Emitter des Transistors
15 über den Hauptkanal und über Klemmen 36 ein Videosignal VHI abgegeben,
dessen Extremwerten 46 ein konstantes Potential P zugeordnet ist.
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Der Impedanzwandler 21 ist nicht in allen Fällen erforderlich, so
daß die Schaltungspunkte 19 und 24 auch galvanisch miteinander verbunden
sein können. Klemme 37 ist mit dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle
(- 12 Volt) verbunden, deren positiver Pol an Masse geschaltet ist.
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Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 wird ein Videosignal
vom Kollektor des Transistors 15 abgenommen und über den Schaltungspunkt
33 der Festpotentialsteuerstufe zugeführt. Man kann ein derartiges Videosignal
auch an irgendeiner anderen Stelle des übertragungsweges, beispielsweise am Kollektor
des Transistors 7, abnehmen (unter Berücksichtigung der Polarität des Videosignals)
und unter Zwischenschaltung einer Austaststufe 40 über den Schaltungspunkt
33 der Festpotentialsteuerstufe 25' zuführen. Im Hinblick auf Laufzeiterwägungen
kann es sogar vorteilhaft sein, ein derartiges Videosignal an einer Stelle abzunehmen,
die im übertragungskanal vor jenem Schaltungspunkt (Basis des Transistors
15) gelegen ist, der mit der Festpotentialsteuerstufe 25'
leitend verbunden
ist.
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 ermöglicht eine Steuerung
auf den dunkelsten oder auf den hellsten Punkt eines Videosignals mit anschließender
Amplitudenbegrenzung. Dabei wird dieser Schaltungsanordung über Klemme
1 ein Videosignal V der Schaltung 51 nach F i g. 1 zugeführt.
Es ist vorausgesetzt,
daß das Potential 52 des dunkelsten
Punktes 46 Schwankungen unterliegt. Durch die Schaltungsanordnung 51 wird
dem dunkelsten Punkt 46 des Signals VIII ein konstantes Potential P zugeordnet.
Dieses Videosignal VIII wird dem Amplitudenbegrenzer 53 zugeführt und über
dessen Ausgang 54 das Signal IX abgegeben. Eine derartige Schaltungsanordnung ist
beispielsweise als Amplitudensieb in Fernsehernpfängern verwendbar, um bei einem
Videosignalgemisch, das aus Bildinhaltssignalen, Austastlücken und Synchronimpulsen
besteht (BAS-Signal), eine Steuerung auf den dunkelsten Bildpunkt und eine anschließende
Abschneidung der Synchronimpulse durchzuführen.
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Es wäre aber auch möglich, das Videosignal VIII derart abzuschneiden,
daß das Videosignal X entsteht, bei dem der Potentialunterschied 55 (Abhebung
des dunkelsten Bildpunktes 46 vom konstanten Begrenzerpotential 56) zwischen
dem konstanten Potential P und dem Begrenzerpotential 56 ebenfalls konstant
ist.
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Der Amplitudenbegrenzer 53 besteht in an sich bekannter Weise
aus dem Transistor 56 (Type AF 118)
und aus den Widerständen
57 (2,2 kOhm), 59
(3,3 kOhm), 61 (220 Ohm).
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 setzt sich aus einer
Schaltungsanordnung 51 nach F i g. 1 und aus einer Regelstufe
62 zusammen. Der Schaltungsanordnung 51 kann über Klemme
1 ein Videosignal V oder ein Signal XI zugeführt werden, wobei die Amplitude
63 entsprechend dem hellsten Punkt 64 voraussetzungsgemäß wieder Schwankungen
unterliegen soll. Unter Verwendung der Schaltungsanordnung 51 wird ein Videosignal
VIII oder XII gewonnen, wobei der Signalamplitude entsprechend dem dunkelsten Bildpunkt
46 das konstante Potential P bzw. dem hellsten Bildpunkt 64 das konstante Potential
P' zugeordnet ist. Diese Signale werden über Klemme 65 der Regelstufe
62 zugeführt, und über Klemme 66 wird eine Regelspannung abgenommen,
die entweder dem Potentialunterschied R' oder dem Potentialunterschied R" proportional
ist. Mit der Regelspannung, entsprechend dem Potentialunterschied R', kann beispielsweise
das Begrenzerpotential eines Amplitudenbegrenzers geregelt werden. Mit der Regelspannung,
entsprechend dem Potentialunterschied R", kann beispielsweise eine Verstärkungsregelung,
eine sogenannte Weißwertregelung, bewirkt werden. Mit derartigen Regelspannungen,
entsprechend dem Potentialunterschied R' bzw. R" kann aber auch die Verstärkercharakteristik
eines nichtlinearen Verstärkers beispielsweise derart beeinflußt werden, daß den
Extremwerten des Videosignals (46 bzw. 64) jeweils angenähert gleiche, vorbestimmte
Potentialwerte zugeordnet werden.
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Die Videosignale VIII oder XII werden also über den Schaltungspunkt
65 den Transistoren 67 (Type 2 SA 18), 68 (Type OC 141) zugeführt,
die mit den Widerständen 69 (220 Ohm, 71 (2,2 kOhm), 72
(2,7
kOhm), 73 2,2 kOhm, 74 (220 Ohm) zwei Verstärkersysteme bilden.
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Ober Klemme 78 und über Kondensator 82 (0,1 J) werden
dem normalerweise gesperrten Transistor 83
(Type OC 141.) Tastimpulse XIII
zugeführt, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke unter Verwendung des Widerstandes
85 (22 kOhm), während der Dauer der Tastimpulse XIII leitend wird und der
Ladekondensator 86 (50 J) in Abhängigkeit von der Amplitude des über den
Kollektor des Transistors 68 übertragenen Videosignals aufgeladen wird und
dabei eine Regelspannung erzeugt wird, die über den Ausgang 66 der Schaltungsanordnung
abnehmbar ist.
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F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungs-5 anordnung,
mit der eine Steuerung auf den dunkelsten Punkt eines Videosignals und eine anschließende
Amplitudenbegrenzung durchführbar ist. Dabei wird das Videosignal V über Klemme
90 einerseits über den Kanal A der Austaststufe 91 und andererseits
über den Kanal B der Schaltungsanordnung 51 (nach F i g. 1) zugeführt.
Das in der Schaltungsanordnung 51 gewonnene Videosignal VIII wird einer getasteten
Klenunstufe 92 zugeführt. Mit dieser Klemmstafe 92
wird während der
Dauer horizontalfrequenter, rechteckförmiger Impulse dem Impulsgrund 93 ein
Bezugspotential zugeordnet, das vom Potentialunterschied der Potentiale des Extrernwertes
46 (entsprechend dem dunkelsten Punkt des Videosignals (V) und des Impulsgrundes
93 abhängig ist.
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In der Austaststufe 91 wird das Videosignal XIV-gewonnen, das
nunmehr mit Austastimpulsen 94 versehen ist und dessen Extremwert 46 ein konstantes
Potential P zugeordnet ist. Im folgenden Amplitudenbegrenzer 95 wird das
Videosignal XIV amplitudenmäßig begrenzt, so daß am Ausgang 96 das Videosignal
X abnehmbar ist. Die Potentiale des Extremwertes 46 und der Signalante:ä
c während der Zeiten t' unterscheiden sich also um einen konstanten Potentialunterschied
55.
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F i g. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung entsprechend dem Blockschaltbild
nach F i g. 5. Dabei wird also das Videosignal'V über die Klemme
90, 1 und über den Kondensator 13 der Basis des Transistors
7
zugeführt, und vom Emitter des Transistors 15 wird das Videosignal
VIII der getasteten Klemmstufe 92
als Bezugspotential zugeführt. Dabei ist
der Emitter dieses Transistors 15 über den Widerstand 98 (1 kOhm)
an den negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle (- 12 Volt) angeschlossen.
Die getastete Klemmstufe 92 besteht aus dem Transistor 100 (Type 2
SA 17), ferner aus dem Widerstand 101 (22 kOhm) und aus dem Kondensator
102 (0,1 RF), und über die Klemme 103 werden horizontaffrequente,
innerhalb der Austastlücken (t') liegende, rechteckförmige Tastimpulse XV zugeführt.
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über die Klemmen 90, 104 wird das Videosignal außerdem dem
Austastverstärker zugeführt, der aus den Transistorstufen mit den Transistoren
105, 106,
107, 108 (der Typen AF 118), 109, 110 (der
Typen OC 141) besteht. Dabei werden über die Klemme 112 Austastimpulse VII zugeführt,
und vom Kollektor des Transistors 108 wird das Videosignal XIV einem Amplitudenbegrenzer
mit den Transistoren 113, 114 zugeleitet.. Das auf diese Weise gewonnene
Videosignal X wird unter Verwendung des Transistors 115
(der Type 2
N 667) verstärkt und über einen Impedanzwandler mit den Transistoren
116, 117 an die Ausgänge 96 der Schaltungsanordnung gegeben.
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Bei der Schaltu-ngsanordnung nach F i g. 7 wird der Mischstufe
119 über Klemme 120 , einerseits das Videosignal V und andererseits
vom Impulsgenerator 121 die Folge der Gegenimpulse XVI zugeführt, so daß in dieser
Mischstufe 119 das Videosignal XVII gewonnen wird. Dieses Videosignal XVII
wird in weiterer Folge über die nichtlinearen Verstärker 122, 123
der Klemmstufe
124 zugeführt. Außerdem wird dieses Videosignal XVII vor der Klemmstafe 124 abgenommen
und dessen Gleichstromkomponente unter Verwendung
der Schaltungsanordnung
51 (nach F i g. 1)
derart verändert, daß dem Extremwert 46 des Videosignals
XVIII das konstante Potential P zugeordnet ist. In der Regelstufe 126 wird
aus dem Videosignal XVIII eine Regelspannung abgeleitet, die vom Potentialunterschied
R' abhängig ist, und mit dieser Regelspannung wird der Impulsgenerator 121 derart
geregelt, daß die Amplitude der Gegenimpulse XVI gleich dem Potentialunterschied
zwischen dem Potential des Extremwertes 46 und dem Potential 127 ist. ;rn
geregelten Zustand haben somit der Extreinwert 46 und die Impulsdächer
128 der Gegenimpulse 129
annähernd das gleiche Potential. In der Klemmstufe
124 wird nun eine getastete, auf die Impulsdächer 128 ansprechende Festpotentialsteuerung
vorgenommen, die gleichzeitig eine getastete Schwarzsteuerung auf den dunkelsten
Punkt darstellt, da ja das Potential des dunkelsten Punktes 46 mit dem Potential
der Impulsdächer 128 voraussetzungsgemäß übereinstimmen soll. Vom Ausgangs
der Klemmstufe 124 wird also dann das Videosignal XIX über den Ausgang
125 abgegeben.
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Die Schaltungsanordnu-ng nach F i g. 7 ist insbesondere dann
mit Vorteil anwendbar, wenn- ein Videosignal über mehrere nichtlineare Verstärker
122, 123,
beispielsweise Gradationsänderungsstufen, geführt werden muß. Dies
deshalb, weil dann nur ein einziges Mal unter Verwendung der Schaltungsanordnung
51,
der Regelstufe 126 und des Impulsgenerators 121, unter Berücksichtigung
des Potentials der Extremwerte 46, Gegenünpulse 129 eingesetzt werden, auf
deren Impulsdach 128 praktisch beliebig oft, unter Verwendung mehrerer Klemmstufen
124 (die relativ sehr einfach aufgebaut sind), eine Steuerung auf den dunkelsten
Punkt 46 des Videosignals durchgeführt werden kann.
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Der Schaltungsanordnung nach F i g. 8 wird über Klemme
131 das Videosignal V zugeführt, in der Austaststufe 132 wird das
Videosignal XX gewonnen und im Begrenzer 133 amplitudenmäßig begrenzt, so
daß über Klemme 134 das Videosignal X abnehmbar ist. Dieses Videosignal X wird außerdem
der Schaltungsanordnung 51 (nach F i g. 1) zugeführt und darin das
Videosignal XXI gewonnen, dessen Extremwert 46 ein konstantes Potential P zugeordnet
ist. In der Regelstufe 135 wird eine Regelspannung abgeleitet. die vom Potentialunterschied
R' abhängig ist, und damit wird das Begrenzerpotential des Begrenzers
133
derart geregelt, daß der Potentialunterschied 55 der abgegebenen
Impulsfolge X tatsächlich auch dann konstant bleibt, wenn sich das Potential
52 des Extremwertes 46 vom eingangs zugeführten Videosignal V voraussetzungsgemäß
ändert.