DE2809216A1 - Einrichtung zur herabsetzung des rauschens in einem elektrischen eingangssignal - Google Patents

Description

• richtung zur Herabsetzung des Rauschens in
• einem elektrischen Eingangssignal.
• Zusatz zu P 26 18 391.5 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herabsetzung des Rauschens in einem elektrischen Eingangssignal, das durch Abtasten gewonnen wurde, beispielsweise eines Fernsehsignals, und ist insbesondere auf Verbesserungen und Abänderungen der Erfindung, die in der deutschen Patentanmeldung P 26 18 391.5 beschrieben ist.
• Die genannte Patentanmeldung beschreibt und beansprucht ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herabsetzen des Rauschens in einem elektrischen Eingangssignal, das durch Abtasten gewonnen wird, um ein Ausgangssignal zu erhalten, bei welchem das Ausgangssignal für die vorausgehende Abtastung vom Eingang für die Stromabtastung subtrahiert wird, um ein Differenzsignal zu erhalten, wobei Teile von niedriger Amplitude des Differenzsignals mit bezug auf die Teile von hoher Amplitude desselben gedämpft werden und das so gedämpfte Signal zum Ausgangssignal der vorausgehenden Abtastung addiert wird, um ein Ausgangssignal für die Sttomabtastung zu erhalten.
• Die Dämpfung wird vorzugsweise durch eine Multiplizierschaltung erzielt, deren einer Eingang mit dem Ausgang des Subtraktionskreises verbunden ist, während der andere Eingang an den Ausgang eines Schaltelements mit nicht-linearer Übertragungs-Charakteristik geführt ist, das szt. mit dem Ausgang des Subtraktionskreises verbunden ist. Eine Einrichtung in übereinstimmung hiermit und mit dem vorangehenden Absatz wird nachfolgend als "Einrichtung der erwähnten Art't bezeichnet Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung gemäß der Erfindung zum Herabsetzen des Rauschens nach einer ersten Ausführungsforn und beruhend auf Fig. 5 der Zeichnungen der älteren Patentanmeldung; Fig 2 die Ubertragungskenalinie eines Schaltelements, das in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendet werden kann und Fig 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 1.
• Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist ein Gleichrichter zwischen dem Ausgang des Subtraktionskreises und dem Eingang zu dem nicht-linearen Übertragungscharakteristik-Element geschaltet.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Eingang lO, der Subtraktionskreis 12, die Multiplizierschaltung 26, der Funktionsgeber 24, der Additionskreis 16, die Verzögerungselemente 20a und 20b, die Prädiktions-Schaltung 30 und der Ausgang 18 alle identisch den in Fig. 5 der Zeichnungen der Hauptanmeldung mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Elementen, auf die für eine volle Beschreibung derselben hingewiesen wird. Kurz zusammengefaßt, es wird, angenommen daß das abgetastete Signal ein Zeilensprungabtastungs-Fernsehsignal ist, von jedem Eingangssignal im Subtraktionskreis 12 das Ausgangssignal für die vorausgehende Bildperiode subtrahiert, wie es durch das Verzögerungselement 20a geliefert wird, um ein Differenzsignal zu erhalten, welches die Unterschiede zwischen den Strom- und vorausgehenden Bildperioden darstellt.
• Dieses Differenzsignal wird über ein Dämpfungsglied 14 geleistet, das dazu dient, Differenzsignale von niedriger Amplitude durch einen grösseren Faktor als Hochamplituden-Differenzsignale zu dämpfen, und das so gedämpfte Signal wird dann im Additionskreis 16 zum Ausgangssignal für das vorausgegangene Bild zurückaddiert, um das Ausgangssignal für das Strombild zu erhalten.
• Hierbei wird angenommen, daß die Differenzsignale von niedriger Amplitude das Rauschen darstellen und gedämpft werden.
• Von den Differenzsignalen mit hoher Amplitude wird angenommen, daß sie die Bewegung darstellen und eine geringere Dämpfung erfahren.
• Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß sidi eine verbesserte Arbeitsweise dadurch erzielen läßt, daß ein Gleichrichter 100 zwischen der Subtraktionsschaltung 12 und dem Tiefpaßfilter 22 geschaltet wird. Von dem Filter 22 wird im vorliegenden Fall angenommen, daß es sich um ein zweidimensionales Transversal-Filter handelt, sodaß der Filterausgang, der einem Bildpunkt zugeordnet ist, von den Werten über einen Bereich des Bildes in der Machbar schaft dieses Punktes abgeleitet wird. Die Wirkung des Gleichrichters 100, der den Modulus des zugeführten Signals aufnimmt, besteht darin, daß er ein annäherndes Maß des quadratischen Mittelwertes des Differenzsignals am Filterausgang liefert. Dies trifft nur für einen Transversalfilter mit gleichem Koeffizienten bei unkorrelierter Filtereingangsamplitudenprobe zu. Auf diese Weise wird ein Maß der Leistung des Differenzsignals erhalten. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß hierdurch eine wesentlich verbesserte Rauschminderung erhalten wird.
• Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung ist das nichtlineare Ubertragungskennlinienelement (z.B. die Schaltung 24) derart, daß oberhalb eines bestimmten Wertes ein konstanter bestimmter Mindestdämpfungsfaktor wirksam wird, der vorzugsweise gleich 1 ist (d.h. keine Dämpfung).
• Fig. 2 zeigt eine Übertragungskennlinie mit diesem Merkmal, bei der der Multiplizierwert der Multiplizierschaltung 26 gegen die der Schaltung 24 zugeführten Spannung aufgetragen ist, welch letztere in willkürlichen Einheiten ausgedrückt ist. Wie ersichtlich, wird bei einer Spannung von 3 Einheiten der Multiplizierwert Eins punkt A) und hält diesen Wert für höhere Eingangssignale. Dies steht im Gegensatz zu Fig. 4 der Zeichnungen zur vorgenannten älteren Anmeldung, in welcher sich die Kurve Eins asymptotisch nähert. Die Form der Kurve zwischen dem Punkt A und dem Punkt B, an welchem die bestimmte maximale Dämpfung erzielt wird, ist gegeben durch die Funktion 9 8 (1-g -2) wobei die Spannung in willkürlichen Einheiten ist.
• Es ist vorzuziehen, daß die Eingangsspannung VAr bei welcher die Kurve ihren Endwert erreicht, zur Spannung V0 in Beziehung steht, wo die Kurve die Abszisse um einen Faktor von mindestens g2 überschneidet und vorzugsweise weniger als 4 beträgt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist dieser Faktor 3.
• In Fig. 2 ist der Dämpfungsfaktor K für Signale mit niedrigen Amplituden, die sich Null nähern, mit 4 angenommen.
• Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verstärkungsregler zwischen das Tiefpaßfilter und das Ubertragungselement mit nicht-linearer Kennlinie geschaltet.
• Dies ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher das Filter 22 wieder die Form eines zweidimensionalen Mittelwertbildner hat, wobei ein Regelverstärker 102 zwischen dem Filter 22 und der Schaltung 24 geschaltet ist. Bei Verwendung mit dem Gleichrichter 100 wird die Verstärkung so eingestellt, daß der quadratische Mittelwert des dem Rauschpegel entsprechenden Differenzsignals am Punkt B liegt, an welchem die nicht-lineare Kennlinie anzusteigen beginnt. Der Bewegungsdetektor ist dann gegen Bewegung optimal empfindlich. In der Praxis kann die begrenzte Verbreiterung des Signals des quadratischen Mittelwertes erfordern, daß diese etwas oberhalb oder unterhalb dieses Punktes liegt, je nach dem genauen Kompromiß zwischen der Rauschminderung und weniger sich bewegendes Detail.
• Die drei beschriebenen Ausführungsformen können daher unabhängig von dem Verfahren und der Einrichtung nach der vorgenannten älteren Anmeldung angemeldet werden. Sie werden jedoch vorzugsweise in Kombination verwendet und sie tragen dazu bei, sicherzustellen, daß: (1) der Multiplizierwert sich zwischen dem Grundwert und Eins in langsamer und geregelter Weise verändert, wobei er den Bewegungsbereich gut überdeckt. Auf diese Weise wird die Bild-Bild-Integration zufriedenstellend an-und abgeschaltet; (2) für bestimmte sich bewegende Muster, wie Gitter, treten keine besonderen Wirkungen auf, welche den Bewegungsdetektor der erwähnten älteren Anmeldung aktivieren können und (3) eine sich bewegende Struktur wird festgestellt, selbst wenn sie einen quasi-beliebigen bilddifferenz-ähnlichen Rausch erzeugt.
• Bei der Einrichtung nach der vorgenannten Patentanmeldung würden die "Struktur"-Signale durch das Filter verlorengegangen sein und daher der Bewegungsdetektor nicht betätigt worden sein. Die Anwesenheit läßt sich jedoch durch Leistungsmessung feststellen, da ihre regellos Art die Leistung des Bilddifferenzsignals noch erhöht.
• L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Pat entansprüche Einrichtung zur Herabsetzlang des Rauschens in einem elektrischen Eingangssignal, das durch Abtasten gewonnen wurde und ein Ausgangssignal liefern soll,mit einer Eingangs-und einer Ausgangsklemme, einem an die Ausgangsklemme angeschlossenen Verzögerungsglied zur Herbeiführung einer Verzögerungszeit von praktisch einer Abtastung, einem an die Eingangsklemme und an den Ausgang des Verzögerungsgliedes angeschlossenen Subtraktionskreis zur Bildung eines Differenzsignals, das ein Maß für die Differenz zwischen dem Eingangssignal während der laufenden Abtastung und dem Ausgangssignal während einer vorangegangenen Abtastung darstellt, ferner mit einer an den Ausgang des Subtraktionskreises angeschlossenen Dämpfungsschaltung, die Teile mit niedriger Amplitude in dem Differenzsignal gegenüber Teilen mit hoher Amplitude in dem Differenzsignal zu dämpfen vermag, sowie schließlich mit einem Additionskreis, dessen Ein gänge mit den Ausgängen von Dämpfungsschaltung und Verzögerungsglied verbunden sind und dessen Ausgang an die Ausgangsklemme geführt ist, nach Patent 26 18 391 (Patentanmeldung P 26 18 391.5), dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß ein Gleichrichter (100) zwischen dem Subtraktionskreis (12) und dem nichtlinearen Element (24) geschaltet ist.
2. 2. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das nicht-linerare Element (24) eine solche Kennlinie hat, daß oberhalb eines bestimmten Wertes ein konstanter bestimmter Mindestdämpfungsfaktor zugeführt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der bestimmte Mindestdämpfungsfaktor Eins ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß unterhalb eines zweiten bestimmten Wertes ein konstanter maximaler Dämpfungsfaktor zugeführt wird und zwischen dem ersten und dem zweiten Wert der Dämpfungsfaktor einer Kurve folgt, die im wesentlichen gegeben ist durch die Funktion: 9 2 8 (1 -X 2) wobei die Spannung in willkürlichen Einheiten ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß unter einem zweiten bestimmten Wert ein konstanter maximaler Dämpfungsfaktor zugeführt wird und zwischen dem ersten unddem zweiten bestimmten Wert der Dämpfungsfaktor einer Kurve folgt, welche, wenn sie bis zu einem Punkt begrenzter Dämpfung (Verstärkung Null) fortgesetzt wird, die entsprechende Spannung VO ergibt, die zu der Spannung VA vom ersten bestimmten Wert um einen Faktor von mindestens S in Beziehung steht.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der erwähnte Faktor weniger als 4 beträgt.

   r? Einrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Regelverstärker (2) zwischen den Subtraktionskreis (12) und das nichtlineare Element (24) geschaltet ist.