DE3140761C2 - Schaltung zur Versteilerung der Flanken eines Videosignals, insbesondere für einen Videorecorder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung nach dem μ Oberbegriff des Anspruchs 1, Solche Schaltungen sind bekannt durch die DE-OS 23 35 763, DE-AS 21 14 149 und DE-AS 23 26 620.

Videosignale für eine einwandfreie Bildwiedergabe in einem Fernsehempfänger haben im allgemeinen eine b^r> Videobandbreite von etwa 5 MHz. In der Praxis kommt es vor, daß ein Videosignal eine verringerte Bandbreite von 2—3MHz aufweist, z.B. bei der Abtastung schlechter Filme, bei einfachen Kameras, bei der Wiedergabe von Aufzeichnungsgeräten mit verringerter Bandbreite oder bei bandbegrenzten Übertragungsstrecken. Eine derartig verringerte Bandbreite bedeutet bei der Wiedergabe eine verringerte Bildschärfe, insbesondere bei senkrechten Kanten im Bild.

Durch die eingangs genannten bekannten Schaltungen werden Flanken im Videosignal, die wegen der Bandbegranzung zu flach verlaufen, versteuert

Die in Fig. 3 der DE-AS 23 26 620 dai gestellte Schaltung enthält am Ausgang der Differenzierstufe 9 eine Schaltung 1—4 zur Amplitudenregelung. Diese bekannte Schaltung soll über einen längeren Zeitraum die Amplitude des zweimal differenzierten Signales stabilisieren, also die Amplitude des Korrektursignals unabhängig vom Bildinhalt möglichst konstant halten.

Bei einer derartigen Schaltung hat sich folgender Nachteil ergeben. Wenn die Amplitude des Korrektursignals für kleine Signalsprünge im Videosignal optimal bemessen ist, ergeben sich bei kurzzeitig auftretenden größeren Signalsprüngen, z. B. einen Schwarz/Weiß-Sprung im korrigierten Videosigna! extrem hohe Spannungsspitzen an den Sprüngen. Diese hohen Spannungsspitzen, die außerdem noch unsymmetrisch zum eigentlichen Wert des Videosignals sein können, bewirken wieder eine subjektive Bildverschlechterung. Die Spannungsspitzen können außerdem den Synchronboden der Zeilensynchronimpulse in Richtung Ultraschwarz überschreiten und in der Zeilenablenkschaltung zu Ablenkstörungen führen. Dieser Nachteil kann zwar dadurch vermieden werden, daß die Amplitude des Korrektursignals kleiner gewählt wird. Dann wird aber andererseits die Bildverbesscrung bei kleinen Signalspüngen im Videosignal wieder geringer oder kaum noch merkbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der beschriebenen Art zu schaffen, die bei kleinen Signalsprüngen im Videosignal eine optimale Bildverbesserung bewirkt, ohne daß selbst bei kurzzeitig auftretenden größeren Signalsprüi.^en störende Spannungsspitzen im Videosignal auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die DE-AS 10 39 842 befaßt sich mit der Abtastung einer Bildvorlage zur Steuerung eines Gravierwerkzeuges. Bei der Abtastung der Vorlage werden mit dem eigentlichen Abtastlichtpunkt 1 und der Hilfsabtastfläche 2 ein Bildsignal und ein Umfeldsignal erzeugt. Durch Differenzbildung dieser beiden Signale wird am Ausgang der Stufe 18 ein zur Schärfeerhöhung dienendes Signal gewonnen, und dem Bildsignal hinzugefügt. Mit einem der Stufe 18 nachgeschalteten Begrenzer wird außerdem das Korrektursignal in der Amplitude begrenzt, um Tonwertsprünge von schwärzer als schwarz und weißer als weiß in dem kontrastgesteigerten Bildsignal zu verhindern. Dieser Begrenzer liegt aber nicht jeweils an den Ausgängen von zwei Differenzierstufen, da eine Differentiation des Videosignals nicht stattfindet.

Die DE-AS 26 31 335 zeigt eine spezielle Schaltung zur Verarbeitung eines von einem Magnetband abgetasteten, mit einem Videosignal frequenzmodulierten Bildträgers, und zwar einen speziellen Amplitudenbegrenzer, bei dem sogenannte Umkehrerscheinungen oder überschießende Signale vermieden werden sollen. Die Schaltung dient nicht zur Erhöhung der Bildschärfe.

Sie enthält somit auch kein Differenzglied zur Gewinnung eines Korrektursignals. Es wird auch kein Korrektursignal dem Videosignal selbst in einer linearen Addierstufe hinzugefügt

Die Schaltung nach der DE-OS 30 43 544 enthält einen symmetrisch wirkenden Doppel-Amplitudenbegrenzer 21 im Weg des Korrektursignals. Es handelt sich aber nicht um eine Schaltung zur Versteilerung der Flanken eines Videosignals zwecks Erhöhung der Bildschärfe in Horizontalrichtung, sondern um eine sogenannte Schaltung zur vertikalen Aperturkorrektur, bei der ein Korrektursignal durch Differenzbildung der Signale aus zwei zeitlich aufeinander folgenden Zeilen gewonnen wird Es ^fshlt die beim AG wesentliche Differentiation des Videosignals. Der Begrenzer dient dazu, am Eingang der Addierstufe 3 das Signal Ed zu erzeugen, das die periodische Signalschwankung im Signa.' Ea beseitigt, damit am Ausgang der Addierstufe 3 ein Signal Ey ohne die periodische Signalschwankung des Signals Ea entsteht Die beiden Stufen 21,24 dienen also mit ihrer unterschiedlichen Wirkung dazu, den großen Signalsprung im Signal Ec, der der Differenz zwischen zwei Zeilen entspricht, von der periodischen Signalschwankung kleiner Amplitude zu trennen und über zwei Wege der Addierstufe 3 zuzuführen.

Die Erfindung beruht auf folgender Überlegung. Für eine subjektive Bildverbesserung ist insbesondere eine Versteilerung der Flanken im Videosignal bei kleinen Signalsprüngen wichtig, zumal kleine Signalsprünge statistisch gesehen im Bild häufiger auftreten. Bei größeren Signalsprüngen ist es nicht notwendig und auch nicht zweckmäßig, ein entsprechend proportional größeres Korrektursignal hinzuzufügen. Vielmehr ist es vorteilhaft, die Amplitude des Korrektursignals zu begrenzen. Die Wirkung der erfindungsgemäßen ü Korrekturschaltung wird also in vorteilhafter Weise unter Berücksichtigung der eintretenden subjektiven Bildverbesserung an die Amplitude der Signalsprünge im Videosignal angepaßt.

In einetr Videorecorder erfolgt die erfindungsgemäße Korrektur des Videosignals vorzugsweise imAufnahmeweg. Wenn dann für die Aufnahme ein weniger gutes Videosignal, z. B. durch eine schlechte Sendung, ankommt, so wird das Videosignal bereits vor der Aufnahme verbessert. Dieses ist wichtig, da nach der Aufnahrre eines schlechten Videosignals und der hinzukommenden weiteren Verschlechterung durch den Videorecorder das Signal letztlich nicht wieder in dem Maße verbessert werden kann. Die Korrektur des Videosignals bei der Aufnahme hat den Vorteil, daß in dann ein hinsichtlich der Bildschärfe verbessertes Videosignal aufgezeichnet wird. Der Vorteil der besseren Bildschärfe ergibt sich somit auch dann, wenn dieses Band auf einem beliebigen anderen Videorecorder wieder abgespielt wird. Bei einem Videorecorder y, wird im allgemeinen das Videosignal auch bei der Aufnahme durch die Aufnahmeschaltung etwas verschlechtert. Diese Verschlechterung des Videosignals kann durch die erfindungsgemäße Schaltung bei der Aufnahme ebenfalls ausgeglichen werden, so daß die Qualität des auf dem Band aufgezeichneten Videosignals nicht von der des dem Recorder zugeführten Videosignals abweicht.

Durch die doppelte Differentiation enthält das Korrektursignal beträchtliche Rauschanteile bei hohen Frequenzen, die an sich die Bildwiedergabe wieder verschlechtern könne .1. Deshalb ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in den Weg des korrigierten Videosignals ein Tiefpaß eingeschaltet, dessen Durchlaßbereich etwa gleich der Bandbreite des ursprünglichen Videosignals ist Die Grenzfrequer.^ des Tiefpasses kann je nach Bandbreite des ankommenden Videosignals z. B. bei 3 MHz, 4 MHz oder 5 MHz liegen. Durch diesen Tiefpaß, der alle Rauschanteile oberhalb der oberen Bandgrenze des Videosignals beseitigt, wi/d die Bildwiedergabe beträchtlich verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert Darin zeigt

F i g. 1 eine praktisch erprobte Schaltung,

F i g. 2 ein nicht korrigiertes Videosignal,

F i g. 3 ein in bekannter Weise korrigiertes Videosignal mit zu hohen Spannungsspitzen.

Fig.4 eine durch die erfindungsgemäße Schaltung korrigiertes Videosignal und

Fig.5 eine andere Ausführungsform des Differenziergliedes.

In F i g. 1 gelangt das nicht korrigierte Videosignal 1 von der Klemme 2 zu dem als Eminerfolger betriebenen Transistor 3 und von dessen Emict<irwiderstand über das Laufzeitglied 4 und den Transistor 5 zu dem Schaltungspunkt 6 an der Basis des Transistors 7. Von dort gelangt das Signal über den Transistor E und den Tiefpaß 9 an die Ausgangsklemme 10, an der ein kort igiertes Videosignal V zur Verfugung steht

Vom Emitter des Transistors 3 gelangt das Videosignal außerdem an die Basis des Transistors 11, dessen Kollektorkreis die Spule 12 aufweist Die Spule 12 wirkt als Differenzierglied für das Videosignal, da der Strom durch die Spule 12 dem Videosignal proportional und die Spannung an der Spule 12 gleich dem ersten Differeniialpotienten des Stromes ist Am Kollektor des Transistors 11 entsteht also ein einmal differenziertes Videosignal. Parallel zur Spule 12 sind zwei antiparallel geschaltete Dioden 13, 14 geschaltet. Durch diese Dioden 13, 14 wird die Korrekturspannung am Kollektor des Transistors 11 in beiden Richtungen begrenzt. Sie kann nur um ±0,7 V von der Betriebsspannung +12 V abweichen. Die Amplitudenverhältnisse sind so gewählt, daß das so begrenzte Korrektursignal die für die optimale Bildschärfeerhöhung richtige Amplitude hat. Das Korrektursignal gelangt vom Kollektor des Transistors 11 auf die Schaltung 15. Die Schaltung 15 läßt in positiver und negativer Richtung nur Signale oberhalb eines bestimmten Schwellwertes durch. Das Signal am Kollektor des Transistors 11 hat Rauschanteile, die bei der Korrektur des Videosignals störend wirken würden. Die Schaltung 15 ist so bemessen, daß diese Rauschanteile nicht durchgelassen werden, sondern nur echte Korrektursignale, die den Rauschpegel übersteigen. Dieses Korrektursignal gelangt auf die Basis des Transistors 16, in dessen Kollektorkreis ebenfalls eine Spule 17 liegt. Der Spule 17 sind ebenfal's zwei Dioden 18, \9 antiparallel geschaltet. In der Stufe mit dem Transistor 16 erfolgt die zweite Differentiation des Videosignals und die gleiche Amplitudenbegrenzung wie durch die Dioden 13, 54. Dadurch entsteh: an der Leitung 20 das Korrektursignal 21, das für einen Signalsprung in positiver Richtung gezeichnet ist. Dieses Korrektursignal wird am Schaltungspunkt 6, also an der Basis des Transistors 7, dem Videosignal 6 im Sinne einer Korrektur, d. h. Flankenversteilerung hinzugefügt.

Das Laufzeitglicd 4 hat eine Laufzeit von 81 ns und dient dazu, daß das Videosignal 1 und das Korrektursignal 21 am Punkt 6 die richtige zeitliche Lage zueinander haben, da nur dann eine einwandfreie

Flankenversteilerung möglich ist. Der Tiefpaß 9 hat eine Grenzfrequenz von 3 MHz entsprechend der Bandbreite des Videosignals 1 an der Klemme 2. Dadurch werden alle im Videosignal 1 bereits vorhandenen oder durcii das Korrektursignal 21 über die Leitung 20 zugeführten Störungen unterdrückt.

F i g. 2 zeigt das nicht korrigierte Videosignal 1, wie es in Fig. 1 an der Klemme 2 steht. Es ist insgesamt eine Zeilenperiode mit zwei Zeilensynchronirnpulsen Z dargestellt. Das Videosignal enthält einen relativ breiten Schwarz/Weiß-Sprung zwischen f2 und /3, einen sogenannten T-lmpuls bei i4, einen 20 T-Impuls bei t5 und drei relativ kleine Signalsprünge zwischen f6 und 17. Es ist ersichtlich, daß durch die Bandbegrenzung des Videosignals die Signalsprünge zwischen f6 und ti einen relativ flachen Verlauf haben, wodurch sich eine unscharfe Bildwiedergabe ergibt.

Fig.3 zeigt ein korrigiertes Videosignal, wie es in

UCKUIIfItCI TTCI3C Ulli CIIICI OVIlOllUng MUCII ι ! g. ! OiiilS

die Dioden 13, 14, 18, 19 an der Klemme 10 stehen würde. Die Signalsprünge des Videosignals zwischen f 6 und ti erfahren eine erwünschte, eine subjektiv verbesserte Bildwiedergabe bewirkende Versteilerung. Bei den größeren Signalsprüngen bei fl, f2, /3, Π treten jedoch extrem hohe Spannungsspitzen auf, die den dreifachen Wert der an sich im Videosignal enthaltenden Signalsprünge erreichen. Diese extrem hohen Signalsprünge führen zu einer subjektiven Bildverschlechterung. Da sie den Synchronboden der Zeilensynchronimpulse Z überschreiten, können sie bei der Bildwiedergabe auch die amplitudenabhängig arbeitende Zeilenablenkschaltung stören.

Fig. 4 zeigt das korrigierte Videosignal Γ an der Klemme 10, das bei Einsatz der Dioden 13, 14, 18, 19 entsteht. Durch die amplitudenbegrenzende Wirkung der Dioden auf das Korrektursignal 21 entstehen die störenden hohen Spannungsspitzen gemäß F i g. 3 nicht mehr. Die Versteilerung der Flanken der kleinen Signalsprünge von i6 bis ti bleibt indessen gegenüber Fig.3 praktisch unverändert, weil in diesem Amplitudenbereich des Korrektursignals die Dioden 13, 14, 18, 19 nichtleitend, also unwirksam sind. Die Fig. 2—4 geben von einem Oszillographenschirm abfotografierte Meßkurven wieder.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausbildung der Schaltung für die zweifache Differentiation des Videosignals. Die erste Differenzierstufe wird durch das «C-Giied 22 gebildet. Die einmal differenzierte Spannung gelangt über den Transistor 23 auf die in Fig. 1 beschriebene Schaltung 15 und von dort über den Transistor 24 auf das als zweite Differenzierstufe wirkende RC-CWed 25. Parallel zum Widerstand des /?C-Gliedes 25 liegen wieder zwei Dioden 13, 14, die wie in Fig. 1 eine Amplitudenbegrenzung des an der Klemme 26 stehenden Korrektursignals bewirken. Die Schaltung kann also mit ihren Klemmen 27,26 zwischen den Emitter des Transistc/s 3 und die Basis des Transistors 7 in Fig. 1 geschaltet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Versteilerung der Flanken eines Videosignals (1), insbesondere für einen Videorecorder, bei der das Videosignal (1) über zwei in Reihe geschaltete Differenzierstufen (il, 12; 16, 17) geführt und als Korrektursignal (21) in einer Addierstufe (7) dem Videosignal hinzugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Differenzierstufen (11, 12; 16, 17) einen so bemessenen Amplitudenbegrenzer (13, 14; 18, 19) aufweist, daß bei großen Signalsprüngen im Videosignal (1) im korrigierten Videosignal (1') am Ausgang (10) der Addierstufe (7) keine die Blindwiedergabe verschlechternden oder die Synchronisierung störenden Impulsspitzen auftreten.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem das Korrektursignal (2t) führenden Bauteil (12, 17) zwei antiparallel geschaltete Dioden (13,14,18,19) liegen.

3. Schaktng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Differenzierstufe (11,16) mit einer Induktivität (12,17) die Dioden (13,14,18,19) parallel zur Induktivität liegen.

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (13, 14, 18, 19) in zwei in Reihe geschalteten Differenzierstufen (11, 16) liegen.

5. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenbegrenzer (13, 14, 18, 19) so bemessen ist, daß im kc· -rigierten Videosignal (V) am Ausgang (10) die Addierstufe (7) kein/*· den Schwarzwert in Richtung ültraschwarz übersteigenden Impulsspitzen auftreten. ja

6. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg des korrigierten Videosignals (V) ein Tiefpaß (9) mit einer der Bandbreite des Videosignals (V) entsprechenden Durchlaßbandbreite liegt.

7. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem Videorecorder im Aufnahmeweg liegt.

8. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg des Korrektursignals (21) eine amplitudenabhängige Schaltung (15) liegt, die nur Spannungen oberhalb eines etwa beim Rauschpegel liegenden Wertes durchläßt.

9. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg des Videosignals (1) ein Laufzeitglied (4) zur Erzielung der richtigen zeitlichen Lage zwischen Videosignal (1) und Korrektursignal (21) an den Eingängen (6) der Addierstufe (7) liegt.