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"Unterdrücktmg des weißen Rauschens in Fernsehsignalen" Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Herabsetzung
des weißen Rauschens in videosignal-verarbeitenden Anlagen oder Geräten.
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Beim Empfang schwach einfallender Fernsehsender stört vor allem das
Rauschen in gleichmäßig hellen Flächen des Bildes, das dort als "Gries" oder Schnee"
bemerkbar ist.
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Es ist bekannt, in diesen Fällen bei der Wiedergabe von Fernsehbildern
den Kontrast und die Bildhelligkeit herabzusetzen.
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Dieses Verfahren hlt jedoch cien nachteil, daß dic Bil;-qualität verchlechtert
wird.
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Der Erfindung lieGt <3ie Aufgebe zugrunde, ein Verfahren und eine
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das ohne Kontrast- und Helliekeitseinbuße
und ohne Verschlecterwig der Auflösung des Fernsehbildes das weile Rauschen in Videosignal
unterdrückt.
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Die Aufgabe wirct durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Die Anpriche 2 bis 4 geben erfindungsgemäße Anoi'r1 nungen und deren Weiterbildung
an.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Unterdrücklung des
Rauschens nur in detailarmen dildteilen, wo das Rauschen besonders störend empfunden
wird, erfolgt, in detailreichen Bildteilen, wo die Lmpfindlichkeit des Auges für
die vom Rauschen bewirkten Helligkeitsschwankungen herabgesetzt ist, jedoch der
volle Frequenzbereich ausgenutzt wird.
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Die Bildqualität wird wesentlich verbessert. Da die Verbesserung am
Videosignal vorgenommen wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei der Bildaufzeichnung
und der Videosignalübertragung
geeignet.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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5 zeigen Fixe. 1 Augenempfindlichkeitskurve bezüglich eines verrauschten
Videosignals Fig. 2 erfindungsgemäßes Blockschaltbild bei Verwendung eines Tiefpasses
Fig. 3 erfindungsgemäßes Blockschaltbild bei Verwendung eines Transversalfilters
Fig. b Prinzipschaltung zur Gewinnung der Schaltimpulse .ig. 5 Signalverlauf bei
der Gewinnung der Schaltimpulse.
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Das Fermsehsignal-beansprucht einen Frequenzbereich von 0 - 5 MHz,
dabei entsprechen detailarnen Bildteilen nit nahezu konstanter Helligkeit niedrige
Videofrequenzen, detailreichen Sildteilen hohe Videofrequenzen, 3ei schwachen Sendern
ist das Videosignal durch statistische Spannungsschwankungen gestört.
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Diese Spannungsschwankungen nennt man Rauschen und sie erscheinen
i Bild als "Gries" oder-Schnee". Die Störungen fallen vor allem in detailarmen Bildteilen
nachteilig auf.
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Je größer der Detail ist, Je höher damit die Videofrequenz wird, um
so weniger wird das Rauschen vom Auge als störend empfunden. In Fig. 1 ist dieser
Sachverhalt, welcher der CCIR-Empfehlung Nr. 421 entnommen wurde, aufgezeigt. Abszisse
ist die Videofrequenz, Koordinate die hmpfindlichkeit des Auges für das Rauschen.
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In detailarmen Bildteilen, beispielsweise breiten Flächen nahezu konstanter
Helligkeit, beansprucht das Fernsehsignal nur einen Teil der zur Verfügung stehenden
Videobandbreite, während das Rauschen durch die große Ubertragungsbandbreite mit
voller Intensität sich auswirkt und alle seine gomponenten sich besonders in den
breiten Flächen des Bildes störend bemerkbar machen. Gemäß der Erfindung wird das
Videosignal gerade in diesen Bildteilen, die in überwiegender Mehrheit sind, durch
ein Tiefpaßfilter begrenzt. In den detailreichen Stellen, deren Wiedergabe die Bildqualität
maßgebend bestimmt, wird dagegen die volle Videobandbreite ausgenutzt. In diesen
Bildteilen darf das vorhandene Rauschen ohne wesentlicher Bildqualitätverminderung
im Videosignal bleiben, da die Empfindlichkeit des Auges auf das Rauschen mit der
Frequenz abfällt.
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Fig 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
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Das verrauschte Videosignal gelangt über den Eingang E zum einen iiber
eine Lallfzeitleitung 1 zum Eingang I des Umschalters 5 und zum ersten Eingang eines
Differenzverstärkers 3 und zum anderen über einen Tiefpaß 2 zum Eingang II des .Umschalters
5 und zum zweiten Eingang des Differenzverstärkers 3. Der Ausgang des Differenzverstärkers
ist mit einem Steuerglied 4 verbunden. Dieses steuert den Umschalter 5 so, daß am
Ausgang A das nach aem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Video signal entnommen
werden kann.
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Die Verzögerungsleitung 1 ist so bemessen, daß beim Umschalten des
Schalters 5 keine Laufzeit abweichungen des Videosignals am Eingang I des Umschalters
gegenüber dem Videosignal am Eingang II des Umschalters 5 zu beobachten sind. Im
Differenzverstärker 3 wird der Niederfrequenzanteil des Videosignals kompensiert
und nur der Hochfrequenzanteil an das Steuerglied 4 weitergereicht.. Im Steuerglied
4 wird aus dem Hochfrequenzteil in üblicher Weise ein Steuerimpuls gewonnen, beispielsweise
unter Verwendung eines Gleichrichters, eines Kurzzeitintegrators und einer einstellbaren
Schwellwertschaltung.
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Der 'teuerimpuls betätigt den Umschalter 5, der als elestronischer
Schalter beispielsweise aus zwei komplementar augesteuerten Zeldeffekttransistoren
besteht, die vom Steuerimpuis in signaldurchlavsenden oder signaisperrenden Zustand
geschaltet werden.
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Die Durchfijhrung der beschriebenen Operationen ist einfacher und
weniger aufwendig, wenn das Tiefpaßfilter nicht im Frequenzbereich, sondern im Zeitbereich
realisiert wird.
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Die entsprechende erfindungsgemäße Schaltung ist in Fig.
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gezeigt.
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In Fig. 3 gelangt das Videosignal vom Eingang E als Signal a zum
einen an den ersten Eingang eines Suisriergliedes 8 und zum anderen über eine erste
Verzögerungsleitung 6 als Signal b zum Eingang I des Umschalters 5, zum zweiten
Eingang des Summiergliedes 8, zu einer zweiten Verzögerungsleitung 7, deren Ausgangssignal
c an den dritten Eingang des Summiergliedes 8 geschaltet ist, und zur Steuerschaltung
9.
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Der Ausgang des Summiergliedes 8 führt das Signal d und ist mit dem
zweiten Eingang des Umschalters 5 verbunden, der durch das Signal s der Steuerschaltung
9 beeinflußt wird.
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Dem Ausgang A der Schaltung kann das vom Rauschen gemäß der Erfindung
befreite Videosignal entnommen werden.
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Dnfi Singangssignal a wird durch die Verzögerungsleitung 6 tund 7
jeweils um die Zeit T verzögert. Das Summierglied 8 bildet aus den zeitversetzten
Signalen a, b und c den Mittelwert ci, 50 daß d = (a+b+c)/3 ist. Bei geeigneter
Wahl von T, beispielsweise entsprechend dem Abtasttheorem T = 1/2 g = g mit fg =
obere Grenzfrequenz des Videobandes, sind die Rauschwerte in den Signalen a, b und
c unkorreliert und ihr Mittelwert nähert sich an den Mittelwert des gesamten Rauschsignales,
das Ifull ist, an. In detailarmen Bildteilen ist dagegen a ungefähr = b ungefähr
- c ungefähr = d, eo daß die Mittelwertbildung das Videosignal kaum verfälscht.
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Die Steuerschaltung 9 dient als Detaildetektor und schaltet den Ausgang
auf das um T verzögerte Originalsignal b oder auf das Mittelwertsignal d um, je
nach dem momentanen Bildinhalt. Eine Realisierung dieser Schaltung ist in Fig. 4
gezeigt.
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Die in Fig. 4 abgebildete Steuerschaltung stellt einen Flankendetektor
dar und besteht beispielsweise aus einem Differenzierglied 10 und einem Doppelkomparator
11. Gemäß Fig. 5 wird durch ein Eingangasignal b = b (t) durch das Differenziergli.d
in bekannter Weise das Signal 1 - 1 (t) erhalten und durch den Koppelkomparator
ebenfalls in bekannter Weise die Steuersignale 8 I 5 (t). Nur während des Vorhandenseins
dieser Steuersignale wird gemäß der Erfindung vom Eingang II des Umschalters 5 auf
den Eingang I des Umschalters 5 geschaltet und so lange dort belassen, bis das Steuersignal
5 wider verschwindet.
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Die verbessernde Wirkung des Verfahrens ist noch größer wenn die spektrale
Verteilung des Rauschens nicht konstant, sondern mit der Frequenz ansteigend ist.
Dieser Fall tritt, z. B., bei der Verwendung einer Vidikonkamera als Aufnahmgerät
("dreieckföraiges Rauschen") auf.