DE3143653A1

DE3143653A1 - Verfahren zum mischen zweier farbfernsehsignale

Info

Publication number: DE3143653A1
Application number: DE19813143653
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 6109 Mühltal Hausdörfer; Heinz 6108 Weiterstadt Heß
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1983-05-11
Also published as: GB2109193A; GB2109193B; DE3143653C2; US4496966A

Description

3U3653

El.-Nr. 2011/81
30.10.1981 FE/PLI/Go/Hö
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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren zum Mischen zweier Farbfernsehsignale

Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen zwischen zwei Farbfernsehsignalen in

$0 Abhängigkeit vom Vorhandensein einer vorgegebenen Farbe umgeschaltet wird. Dieses Verfahren wird üblicherweise derart durchgeführt daß eine Farbfernsehkamera auf den Bildvordergrund gerichtet wird und zusammen mit diesem einen einfarbigen Hintergrund aufnimmt. In der Praxis hat sich hierfür Blau am besten bewährt, weshalb dieses

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:. ■ ^H1 --^Nr- 2011/81

Verfahren auch häufig Blauwand-Verfahren genannt wird, obwohl im Prinzip jede im Vordergrund nicht vorhandene Farbe als Umschaltkriterium verwendet werden kann. Der dem blauen Hintergrund entsprechende Anteil des Vordergrundsignals wird nun durch ein von einem zweiten Signalgeber erzeugtes Ilintergründeignal ersetzt. Erfolgt dieses mit Hilfe eines elektronischen Umschalters, so ergeben sich häufig unnatürlich wirkende Übergänge an Kanten, da feine Details nicht erfaßt werden und eine Optimierung der Übergänge hinsichtlich der Leuchtdichte- und Ghrominanzinformation prinzipiell nicht möglich ist. Es ist daher das sogenannte "soft-key"-Verfahren bekannt geworden, bei dem zwischen dem Vordergrund- und dem Hintergrundsignal ein Überblendvorgang stattfindet.

Da diesen wiederum zu Farbsäumen innerhalb des Übergangsboreichs zwischen den Signalen führen kann, wird gemäß einem weiteren bekannten Verfahren, innerhalb dieses Übergangsbereichs eine Entsättigung vorgenommen, wobei jedoch das Einsetzen des Vordergrundsignals in das Hintergrundsignal durch Überblendung erfolgt (SMPIE-Jo urnal. Febr. 1981, S. 107-118).

Auch bei diesem Verfahren können durch geringe zeitliche Ungenauigkeiten der beiden Signale zueinander oder bei der Ableitung des Schalt- bzw. Überblendsignals Störungen auftreten, die sich insbesondere bei feinen Strukturen an Rändern des Vordergrunds, beispielsweise an der Frisur einer Sprecherin, bemerkbar machen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Verfahren zum Mischen zweier Farbfernsehsignal die genannten Nachteile zu vermeiden.

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Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Leuchtdichteanteil des Vordergrundsignals bei der Mischung praktisch nicht beeinflußt wird, also alle feinen Konturen (Details) des Vordergrundes erhalten bleiben. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß Schatten, welche vom Vordergrund auf die Blauwand ge-'0 worfen werden, ohne weitere Maßnahmen auf das Ausgangssignal übertragen werden können, sofern das erwünscht ist«

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Entsättigung des Vordergrundsignals innerhalb des ohnehin vorhandenen Coders vorzunehmen, was entweder durch einen steuerbaren Verstärker für das .Farbartsignal oder dadurch geschehen kann, daß aus dem Farbartsignal ein Signal abgeleitet wird, welches in Bezug auf die Amplitude dem Farbartsignal gleicht, jedoch um 180° phasenverschoben ist und dieses Signal zum Farbartsignal hinzuaddiert wird, so daß eine Auslöschung erfolgt. Eine weitere Möglichkeit der Entsättigung besteht darin, daß auf der videofrequenten Farbdifferenzsignalebene vor den Tiefpässen eine Amplitudenregelung auf Null oder eine Wegtastung erfolgt= Die nachfolgenden Tiefpässe garantieren die Systemparameter (i

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen

Einrichtung,

Fig. 2 Spannungszeitdiagramme der bei der Anordnung nach Fig. 1 auftretenden Signale, Fig. 3 sin Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur

Entsättigung des Vordergrundsignals, Fig. 4- ein zweites Ausführungsbeispiel und Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Anordnung für die Entsättigung des Vordergrundsignals.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist die Vordergrundkamera beispielsweise auf einen-Nachrichtensprecher gerichtet, hinter dem eine blaue Wand angeordnet ist. Die Ausgangssignale der Kamera 1 H, G, B werden einem Wirksignalformer 2 zugeführt. Derartige Schaltungen sind in der Literatur eingehend beschrieben und brauchen im vorliegenden Zusammenhang nicht mehr erläutert zu werden. Am Ausgang 3 der Schaltung 2 steht ein Wirksignal zur Verfügung, welches bei einer vorwählbaren Farbe, in diesem Fall das Blau, den einen Zustand und bei anderen Farben den anderen Zustand einnimmt. Dieses Wirksignal WS weist allmähliche Übergänge auf, um - wie eingangs beschrieben -

keine zusätzlichen Störungen zu verursachen. 30

Von den I'arbwertsignalen R,G,B der Vordergrundkamera werden in einer Matrix 4- die Signale X, U und V abgeleitet. Die Signale U und V werden in einem Modulator 6 zur Quadraturmodulation des Far.bhilfsträgers verwendet. Der modulierte Farbhilfsträger wird über einen steuerbaren

Verstärker 7 einer Addierschaltung 8 zugeführt, mit deren Hilfe er dem Louchtdichtesignal Y hinzugefügt wird. Zur Laufzeitanpacsung ist eine Verzögerungsschaltung 5 im Leuchtdichtekanal vorgesehen. Die aus den EIementen 4-8 bestehende Schaltung stellt im wesentlichen einen an sich bekannten PAL- oder NTSC-Coder dar. Mit Hilfe des steuerbaren Verstärkers 7 wird jedoch die Amplitude des modulierten Farbhilfsträgers, also das Farbartsignal, derart gesteuert, daß wahrend der Abtastung des bl-auen Hintergrunds kein !Farbartsignal zum Addierer 8 gelangt. Während dieser Zeit wird also lediglich das Leuchtdichtesignal übertragen. Da zweckmäßigerweise für die blaue Wand Farben mit hoher Farbsättigung verwendet werden, welche im roten und grünen Spektralbereich einen kleinen Remissionsgrad aufweisen, und der blaue Spektralbereich durch die normgerechte Matrizierung nur mit 11% am Leuchtdichtesignal beteiligt ist, ist während dieser Zeit das Leuchtdichtesignal klein gegenüber der Gesamt*- amplitude. Das Signal, welches den blauen Hintergrund der Vordergrundkamera 1 ersetzen soll, wird mit Hilfe einer Hintergrundkamera 11 erzeugt. Anstelle einer Kamera kann auch ein anderer Bildsignalgeber, beispielsweise ein Diaabtaster, ein Filmabtaster oder eine Magnetaufzeichnungsanlage, verwendet werden. Bei dem in Pig. 1 dargestellten Beispiel gibt die Hintergrundkamera 11 ein Hintergrundsignal HS bereits in Form eines Farbfernsehsignals (also nach PAL- oder NTSC-Standard codiert) ab. Das Wirksignal WS wird in einer Negierschaltung 9 in der Polarität umgekehrt und gemeinsam mit dem Hintergrundsignal HS einem Multiplizierer 12 zugeführt. Damit wird bewirkt, daß während der Ubertragungszeit des von der Vordergrundkamera aufgenommenen Vordergrundes das Hintergründeignal HS ausgeblendet wird. Das somit entstandene Signal HS¹ sowie das Vordergrundsignal VS werden einer Addierschaltung 10 zugeführt, an der ein Aus-

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gang 15 die gewünschte Überlagerung beider Signale zur Verfügung stellt.

Wie eingangs erwähnt, wurde der Leuchtdichteanteil· des Signals VS keinem Schalt- oder "Überblendvorgang unterworfen, so daß alle Bilddetails, welche im Leuchtdichtesignal vorhanden sind, originalgetreu wisdergögebenj werden. Es wird lediglich der der blauen- Wand entsprechende Anteil des Leuchtdichtesignals im Signal VS dem Hintergrundsignal HS¹ überlagert, was dort zu einer Schwarzabhebung, also zu einer Kontrastverminderung führt. Um dieses zu vermeiden, wird das negierte Wirksignal WS einem zweiten Multiplizierer 13 zugeführt, an den über die Eingangsklemme 14 eine einstellbare Gleichspannung gelegt werden kann. Zum gleichen Zweck kann der Klemme 14 auch ein negiertes Vordergrundsignal· VS zugeführt werden, wodurch die zur Korrektur erforderliche Amplitude selbsttätig erhalten wird. Hierbei kann es vorteilhaft sein, das negierte Vordergrundsignal VS vor der Zuführung zum Muitipiizierer 13 einer Tiefpaßfilterung zu unterwerfen, damit kurze Impulse nicht zur Korrektur herangezogen werden. Solche kurzen Impulse können nämiich wegen der Einförmigkeit der biauen Wand l·ediglich dann entstehen, wenn außerhalb des Wirksignals. WS im Vordergrundsignal VS Bilddetails vorhanden sind, weiche jedoch nicht unterdrückt werden sollen.

In !'ig. 2 sind einige der in der Anordnung nach Fig. 1 aufgetretenen Signale als Spannungszeitdiagramme dargestellt, und zwar jeweils der Verlauf einer Zeile H. Fig. 2a zeigt das Vordergrundsignal VS, bei welchem ledigiich im Bereich des Wirksignais (s. Fig. 2b) ein Farbartsignal· vorhanden ist. Fig. 2c zeigt das Hintergrundsignal HS¹, welches aus dem Hintergrundsignal HS durch Multiplikation mit dem negierten Wirksignal WS entstanden ist.

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!''ig. 3 zeigt in etwas detaillierterer Darstellung einen Coder, wie er bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Die Farbwert signale RGB werden "bei 21 einer Matrix 22 zugeführt, an deren Ausgängen einerseits das Leuchtdichtesignal Y und andererseits die beiden Farbdifferenzsignale U und V zur Verfügung stehen. Die Farbdifferenzsignale U und V werden über je einen Tiefpaß 23 und 24-Modulatoren 26 und 27 zugeführt. Diesen Modulatoren wird über die Eingangsklemme 31 und 32 der Farbhilfstrager zugeführt. Bei dem gezeigten Coder handelt es sich um einen Coder nach dem PAL-Farbfernsehverfahren, bei welchem der bei 32 zugeführte Farbhilfsträger in einem Phasendrehglied 34- um 90 phasenverschoben wird und ferner dem Modulator über die Eingangsklemme 30 noch eine Schaltspannung halber Zeilenfrequenz zugeführt ist= Die Ausgänge der Modulatoren 26 und 27 sind gemeinsam mit dem Eingang eines steuerbaren Verstärkers 28 verbunden, welcher mit Hilfe des bei 33 zugeführten Wirksignals gesteuert wird. Die Addierschaltung 29 entspricht der Addierschaltung 28 in Ji¹Xg. 1, welcher das mit Hilfe des Verzögerungsgliedes 25 verzögerte Leuchtdichtesignal Y zugeführt wird. Am Ausgang 35 steht dann das Farbfernsehsignal mit den Komponenten Y und C zur Verfügung.

Das Vordergrundsignal VS soll zur Vermeidung von Qualitätsverschlechterungen möglichst wenig beeinflußt werden. Eine Schaltung des Coders, bei welcher das Farbartsignal einen Hauptweg durchläuft, welcher vom Virksignal unbeeinflußt ist und die entsprechende Korrektur - in diesem Fall also die Auslöschung des Farbartsignals - in einem Nebenweg vorgenommen wird. Bei der Schaltung nach Fig. 4-werden über den Eingang 4-0 die Farbwertsignale RGB wiederum einer Matrix 41 zugeführt und genau wie in der Schaltung nach Fig. 3 über Tiefpässe 42 und 4-3 Modulatoren, welche aus den Multiplizierern 55₅58,^6 und einem

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ta,

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Phasend rohp;liod 54 bestehen, zugeführt. Bei 53 liegt der Farbhilf strägex* an, bei 57 wird ein mäanderförmiger Impuls mit halber Zeilenfrequenz zugeleitet. Das Farbartsignal entsteht am Ausgang der Addierschaltüng 60 und wird über eine weitere Addierschaltung 61, einen Tiefpaß 50, welcher zur Unterdrückung der bei der Modulation entstehenden höherfrequenten Anteile dient, der Summierschaltung 51 zugeführt, mit deren Hilfe das Farbartsignal dem Leuchtdichtesignal Y, welches mit Hilfe des Verzögerungsgliedes 44 an die Laufzeit des Farbartsignals angepaßt wurde, hinzugefügt wird.. Das Farbfernsehsignal steht am Ausgang 52 zur Verfügung.

Das Wirksignal WS wird einem Eingang 62 einer Multiplizierschaltung 45 zugeführt, deren anderem Eingang das invertierte Farbartsignal -G zugeleitet ist, welches durch Addition (Addierschaltung 59) der invertierten Ausgangssignale der Multiplizierschaltung 55 und 58 abgeleitet wurde. Zur Auslöschung des Farbartsignals ist es nun erforderlich, daß nicht nur die Phasenlage, also die entgegengesetzte Polarität, eingehalten wird, condern daß auch die Amplitude des der Addictsehnl-Hmg 61 zugeführten invertierten Farbartsignals derjenigen des nichtinvertierten Farbartsignals entspricht. Hierzu wird das Ausgangssignal der Addierschaltung 60 einem Amplitudenkomparator zugeführt und bezüglich der Amplitude mit demjenigen Signal, welches der Addierschaltüng 61 zugeführt wird, verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird während des Auftretens des Farbsynchronsignals in einen Speicherkondensator 46 eingeschrieben, wozu ein Schalter 48 mit dem k-Impuls angesteuert wird. Mit der Ladespannung des Speicherkondensators 46 wird dann ein steuerbarer Verstärker 4'/ im Sinne einer Amplitudenregelung des invertierten Farbartsignals angesteuert. Im Prinzip ist dabei erforderlich, daß die Zuführung des negierten

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Signals -G das !''urbs.ynchronsignal (BüroL') nicht; eliminiert. Hierzu dient der Schalter 64, der mit kr angesteuert wird.

.Ji'ig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung, "bei v/elcher die Entsättigung in der Videoebene vorgenommen wird. Da sehr viele Elemente der Schaltungsanordnung nach -B¹Xg. 5 den Elementen der Schaltungsanordnung nach Pig. 3 glei- ■ chen, wird im folgenden lediglich auf die Unterschiede zwischen den Schaltungsanordnung nach den Figuren 5 und 3 eingegangen. Während bei der Anordnung nach Pig. 3 ein steuerbarer Verstärker in den Weg des Farbartsignals - also des modulierten Farbhilfsträgers - geschaltet ist, wird bei der Anordnung nach Fig. 5 mxt jeweils einem steuerbaren Verstärker 36,37 die Amplitude der Farbdifferenzsignale von dem bei 33 zugeführten Wirksignal beeinflußt. Im einfachsten Falle können die steuerbaren Verstärker 36 und 37 aus elektronischen Schaltern bestehen, welche für den Hintergrund die Farbdifferenzsignale abschalten. Die nachfolgenden Tiefpässe 23 und 2Pc begrenzen dann die möglicherweise zu steilen Schaltflanken auf eine dem Farbfernsehsystem entsprechende Steigzeit. Vor den steuerbaren Verstärkern 36,37 wird den Farbdifferenzsignalen ein k-Impuls mit Hilfe der Summierschaltungen 38 und 39 zugesetzt, welcher dann am Ausgang der Modulatoren das Farbsynchronsignal ergibt. Durch entsprechende Ergänzung des Wirksignals WS wird dafür Sorge getragen, daß während dieser Zeit die steuerbaren Verstärker 36 und 37 durchlässig and.

Leerseite

Claims

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Rl.-Mr. 2011/81 '-■ :
30.10.19*31 .Ι'Έ/1'Ll/Go/IIö

ROBEHT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

\\J, Verfahren zum Mischen zweier Farbfernsehsignale, wobei ein aus einem Vordergrundsignal abgeleitetes Wirksignal zum Mischen des Vordergrundsignals mit einem Hintergrundsignal herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirksignal aus den I'arbwertsignalen oder den iarbdifferenzsignalen des Vordergrundsignals abgeleitet wird, daß in Abhängigkeit vom Wirksignal Teile des Vordergrundsignals entsättigt werden, daß Teile des Hintergrundsignals in Abhängigkeit vom Wirksignal unterdrückt; werden und daß das modifizierte Vordergrund-' signal und das modifizierte Hintergrundsignal additiv überlagert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Signal additiv überlagert wird, dessen Verlauf dem Wirksignal und dessen Amplitude maximal dem negativen Wert des Leuchtdichteanteils des entsättigten Teils des Vordergrundsignals entspricht.
3· Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dem Vordergrundsignal zugeordneten Parbcoder ein steuerbarer Verstärker für das Farbartsignal vorgesehen ist und daß dem oteuereingang des steuerbaren Verstärkers das Wirksignal zugeleitet ist.
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4. ochnltungsanordnung zur Durchführung dc£3 Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dem Vordergrundsignal zugeordneten Coder eine Addierschaltung vorgesehen ist, welcher einerseits das Farbartsignal und andererseits in Abhängigkeit vom Wirksignal ein .Farbartsignal gleicher Amplitude jedoch entgegengesetzter Polarität zuführbar ist.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entsättigung im ausgezeichneten Bildbereich durch einen Regelkreis kontrolliert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Vordergrundsignal von einer Kamera an einem gekennzeichneten Ausgang abgegeben wird und zusammen mit dem laufzeitgleichen Wii-ksignal einer externen Vorrichtung (Bildmischer) zugeführt wird, wo die Überlagerung der Vorder- und Hintergrundsignale vorgenommen wird und auch das Hintergrundsignal eine Modifikation durch das Wirksignal erfährt.