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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überlagern
einer Videoanzeige mit Text und Graphiken, und insbesondere eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufrechterhalten von nicht weniger
als einem vorbestimmten minimalen Helligkeitskontrast zwischen dem
Text und den Graphiken und dem Videohintergrund, vor dem der Text und
die Graphiken angezeigt werden.
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Allgemeiner Stand der
Technik
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Text-
und/oder Graphikinformation, im Folgenden als „Text" bezeichnet, wird bisweilen unleserlich
oder schwer lesbar, wenn sie einen Videohintergrund überlagert.
Dies geschieht, wenn der Kontrast zwischen der überlagerten Information und
dem Videohintergrund aufgrund übermäßiger Helligkeit
des Videohintergrunds verringert wird. Die Textinformation erscheint
oft in Weiß,
aber wenn die Kamera in einen hellen Bereich geschwenkt oder geneigt
wird, verliert sich die weiße
Information vor dem Hintergrund und ist nicht länger lesbar. Dies ist ein übliches Problem
in der Videoüberwachungsindustrie,
wo Kameras sehr dynamischen Belichtungsbedingungen ausgesetzt sind,
und lesbare Zeit- und Datenanzeigen unter allen Bedingungen benötigt werden.
Wenn Videoaufnahmen als Beweismaterial angefertigt werden, sind
Zeit-, Datums- und Ortsanzeige ebenfalls entscheidend.
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In
einigen Fällen,
insbesondere in Studioumgebungen, kann die Szene durch Positionieren
der Kamera erstellt werden, um zu verhindern, dass die überlagerte
Information verschlechtert wird. Wenn dies nicht möglich ist,
kann die Hintergrundhelligkeit in dem Bereich, der die Information
umgibt, durch Einfügen
einer Kontrastfarbe, durch abgeschwächte Videostufen oder schwarze
Videostufen, reduziert werden. Textfenster, schattierter und hervorgehobener
Text und Graphiken werden ebenfalls be nutzt, um den Kontrast aufrechtzuerhalten.
Diese Verfahren sind effektiv, können
jedoch einen zu großen
Teil der Videoszene überdecken,
wenn viel Information angezeigt werden soll. In der Videoüberwachungsindustrie
zählen
zu üblicherweise
angezeigter Information beispielsweise Zeit/Datum, Bezeichnung oder
Nummer der Kamera, Bezeichnung und/oder Ort der Einrichtung, Alarmstatus,
Bildschirmnummer, gegenwärtig
ablaufende Schaltsequenzen, und spezielle Kameramodi.
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In
der Videoüberwachungsindustrie
besteht ein Verfahren zum Lösen
des Problems darin, die Helligkeitseinstellung der Textgeneratoren
auf ein Maximum einzustellen. Ein Nachteil ist, dass die Information
verschmieren, oder ein „Blooming"-Effekt auftreten
kann, wenn die mittlere Bildstufe sich normalisiert, wobei die Information
oft unscharf wirkt. Außerdem
können
die langfristigen Auswirkungen des Anzeigens eines überhellen
Texts zu Phosphor-„Einbrennung" führen, wie
sie bei frühen
Videospielen beobachtet wurde. Wenn andererseits die Helligkeit niedriger
eingestellt wird, kann die Szenenhelligkeit beim Schwenken und Neigen
oder Wechseln der Kameras die Helligkeitseinstellung überschreiten
und die überlagerte
Information unleserlich machen.
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JP-A-03
220 880 (Sharp Corporation) offenbart einen Textzeicheneinfügeschaltkreis,
um ein Videobild und ein Textzeichen zu reproduzieren, das mit hervorragendem
Kontrast in ein Videobild eingefügt
wird, indem eine Spannung erzeugt wird, die ein vorbestimmtes Verhältnis zu
einer mittleren Luminanzspannung eines Videosignals als Referenz
aufweist, und indem bei dieser Spannung ein Textzeichensignal in
das Videosignal eingefügt
wird.
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JP-A-02
260 982 (Mitsubishi Electric Corporation) offenbart eine Vorrichtung
zum Speichern und Wiedergeben eines Textzeichens/Musters, um die Kontraste
der Luminanzstufen zwischen einem Textzeichen-/Mustersignal und
einem Farbsignal zu verbessern, indem ein Umwandlungsschaltkreis
für eine Überlagerungsluminanzstufe
einem Textzeichen-Überlagerungsschaltkreis
vorgelagert wird, und die Luminanzstufe des Textzeichen-/Mustersignals gemäß der Luminanzstufe
des Farbsignals, das ein Hintergrund sein soll, überlagert wird.
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JP-A-60
074 786 A offenbart eine Fernsehempfangsvorrichtung mit einer Detektionsschaltung. Sie
dient dazu, die Notwendigkeit der Anpassung bei dem Moduswechsel
zu eliminieren, indem das Kontrastverhältnis zwischen einem Anzeigesignal
und einem Fernsehvideobildsignal erhöht wird, wenn ein Überlagerungsanzeigemodus
von einem Empfänger erfasst
wird, der den Überlagerungsanzeigemodus aufweist.
Wenn der Überlagerungsanzeigemodus
erfasst wird, werden ein Transistor und eine Diode in der Detektionsschaltung
ausgeschaltet. Schließlich ist
die Spannung eines Pins in einem integrierten Schaltkreis höher als
bei dem Einzelanzeigemodus eines externen RGB-Signals. Jede Amplitude
wird so angepasst, dass jede Verstärkung des RGB-Signals proportional
zum Anstieg der Spannung des Pins des integrierten Schaltkreises
erhöht
wird, woraufhin der Schaltkreis gesteuert wird, um das Kontrastverhältnis des
Textzeichens und des Fernsehbildes zu erhöhen.
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Aus
US-A-5 418 576 ist eine Fernsehempfangsvorrichtung mit der Empfangskontrastreduzierung
in einem vorbestimmten Bereich eines Bildes bekannt, wo Text überlagert
wird. Um einen überlagerten
Text lesbarer zu machen, und gleichzeitig die Bildinformation beizubehalten,
wird um den Text herum ein Bereich mit reduziertem Kontrast gebildet.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Vorrichtung und ein Verfahren zum Überlagern von Textinformation über ein
Hintergrundvi deo bereitzustellen, derart, dass die Intensität des Texts
angepasst wird, um diesen jederzeit sichtbar zu machen, und zwar
unabhängig
davon, wie hell das Hintergrundvideo ist.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die
oben genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem begleitenden
Vorrichtungsanspruch 1, und durch ein Verfahren gemäß dem begleitenden
Verfahrensanspruch 11 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
aufgeführt.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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Die
genannten sowie weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung
werden durch die Lektüre
der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Figuren deutlicher, wobei:
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1 ein
Blockdiagramm des Systems der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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2 ein
Blockdiagramm von Komponenten zeigt, die einer automatischen Kontrastschaltung
zugeordnet sind.
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Genaue Beschreibung
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer verbesserten Textüberlagerungsvorrichtung gemäß den Grundgedanken
der vorliegenden Erfindung. Ein Videoeingang 1 ist an einen
Kondensator 3 angeschlossen, der an einen Gleichspannungsinstandsetzer 5 angeschlossen
ist, und dann an einen Einheitsverstärker 7. Das Ausgangsvideosignal
des Einheitsverstärkers 7 wird
in den Multiplexer 9 eingegeben, und der Ausgang des Multiplexers 9,
der den Videoeingang mit der Textüberlagerung kombiniert, wird
an einen Verstärker 11 angeschlossen.
Der Ausgang von Verstärker 11 ist
ein kombinierter Video- und Textausgang 13, der einem Anzeigebildschirm
zugeführt
wird.
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Ein
automatisches Kontrastmittel, das in der bevorzugten Ausführungsform
eine Schaltung 15 sein kann, weist als Eingang ebenfalls
den Videosignalausgang von dem Einheitsverstärker 7 auf. Der Ausgang
der automatischen Kontrastschaltung 15 ist an den Eingang
des Einheitsverstärkers 17 angeschlossen.
Der Ausgang des Einheitsverstärkers 17 ist
an den Multiplexer 9 angeschlossen. Ein Textgenerator 19 ist
vorgesehen, dessen Ausgang an eine Widerstandsmatrix 21 angeschlossen
ist. Der Textgenerator 19 kann auch einen Steuerausgang
aufweisen, der der automatischen Kontraststeuerung 15 zugeführt wird.
Alternativ kann dieser Steuerausgang auch von dem Eingang an Widerstandsmatrix 21 zugeführt werden
(als punktierte Linie in 1 gezeigt).
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Im
Betrieb wird der Videoeingang 1, der das Videohintergrundsignal
ohne Text enthält,
an Kondensator 3 angelegt, wo die Gleichspannungskomponente
des Videohintergrundsignals entfernt wird, so dass nur Wechselspannungsvideo
an den Gleichspannungsinstandsetzer 5 weitergeleitet wird.
Der Gleichspannungsinstandsetzer 5, der einen Spannungsteiler,
einen Spannungsfolger und eine Diode aufweist, klemmt die Synchronisationsspitze,
und wendet eine neue bekannte Gleichspannungsreferenz an. Das Videohintergrundsignal
mit der neuen Gleichspannungskomponente wird dann von dem Einheitsverstärker 7 gedämpft, und
sowohl der automatischen Kontrastschaltung 15 als auch
dem Multiplexer 9 zugeführt.
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Der
Textgenerator 19 erzeugt ein erstes Textsignal, das die
Textinformation enthält,
die dem Videohintergrundsignal hinzugefügt werden soll. Die Helligkeit
des ersten Textsignals wird von dem Textgenerator und der Widerstandsmatrix 21 bestimmt,
welche die Ströme
von dem Textgenerator 19 summiert. Der Eingang an Verstärker 17 ist
ein zweites Textsignal mit einer Helligkeit, die selektiv durch
die automatische Kontrastschaltung 15 gesteuert wird. Wenn
die Ausgangssignalspannung der automatischen Kontrastschaltung 15 eine
Helligkeitsstufe aufweist, die höher
ist als die Helligkeitsstufe des ersten Textsignalausgangs von der
Widerstandsmatrix 21, wird die Helligkeit des zweiten Textsignals
bis auf die Helligkeitsstufe des Ausgangs der automatischen Kontrastschaltung 15 erhöht. Wenn
der Ausgang der automatischen Kontrastschaltung niedriger ist als
die Helligkeitsstufe des ersten Textsignals, des Ausgangs von der
Widerstandsmatrix 21, übt
die automatische Kontrastschaltung keine Wirkung aus, und die Helligkeitsstufe
des ersten Textsignals wird unverändert dem Verstärker 17 als
die zweite Textsignalstufe zugeführt.
Der Multiplexer 9 kombiniert das Videohintergrundsignal
von Verstärker 7 und
den Textinformationsausgang von Verstärker 17. Der Ausgang
des Multiplexers 9 wird mit einer Verstärkung von zwei durch Verstärker 11 verstärkt. Das
gemischte Video- und zweite Textsignal ist auf einem Videobildschirm
(nicht dargestellt) zu sehen, der an den Video- und Textausgang 13 angeschlossen
ist.
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Auf
diese Weise ist die Helligkeit der Textinformation, wie sie von
dem zweiten Textsignal dargestellt und dem Videohintergrundsignal
hinzugefügt wird,
entweder die Helligkeit des ersten Textsignals, wenn das Signal
einen gleichen oder höheren
als einen vorbestimmten Minimalkontrast zu dem Videohintergrundsignal
aufweist, oder eine Helligkeit, die durch die Helligkeitsstufe verstärkt wurde,
die durch die automatische Kontrastschaltung 15 vorbestimmt ist,
um den gewünschten
minimalen Kontrast gegenüber
dem Videohintergrundsignal aufrechtzuerhalten. Es ist zu beachten,
dass das zweite Textsignal tatsächlich
dem ersten Textsignal entsprechen kann, wenn das erste Textsignal
ausreichend hell ist, so dass ein Verstärken unnötig ist, oder wenn die automatische
Kontrastschaltung deaktiviert ist.
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Bezug
nehmend auf 2 ist ein Blockdiagramm der
bevorzugten Ausführungsform
einer automatischen Kontrastschaltung 15 dargestellt. Das
gedämpfte
Videosignal von Verstärker 7 wird
der automatischen Kontrastschaltung 15 zugeführt durch Kondensator 23 an
einen Gleichspannungsinstandsetzer 25. Ein Verstärker 27 ist
an den Ausgang des Gleichspannungsinstandsetzers 25 angeschlossen und
der Ausgang des Verstärkers 27 ist
an ein Chrominanzfilter 29 angeschlossen, und dann an Eingang 30 eines
Verstärkungsmittels,
das in der bevorzugten Ausführungsform
ein Verstärker 31 sein
kann. Der Ausgang von Verstärker 31 ist,
wenn er, wie im Folgenden beschrieben, selektiv aktiviert wird,
das verstärkte
Videohintergrundsignal. Ein Schwellenwertmittel, das eine Diode 33 sein
kann, ist vorgesehen, wobei seine Anode an den Ausgang von Verstärker 31,
und seine Kathode an den Ausgang der Widerstandsmatrix 21 und
den Eingang des Spannungsfolgers 17 angeschlossen ist.
Der Eingang der Widerstandsmatrix 21 ist an den Ausgang
des Textgenerators 19 angeschlossen. Der Verstärker 31 weist
einen Steuereingang 35 auf, der an den Textgenerator 19 angeschlossen
sein kann. Der Ausgang des Spannungsfolgers 17 ist an den
Eingang von Multiplexer 9 angeschlossen.
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Im
Betrieb entfernt der Kondensator 23 die Gleichspannungskomponente,
und ein neuer niedrigerer Gleichspannungspegel wird durch den Gleichspannungsinstandsetzer 25 eingestellt.
Der neue Gleichspannungspegel wird anhand der vorbestimmten Verstärkung von
Verstärker 27 bestimmt,
derart, dass sich die Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals
nach der Verstärkung,
und nachdem der Vorwärtsspannungsabfall
an Diode 33 berücksichtigt
wurde, dem Gleichspannungskomponentenpegel des Videohintergrundsignaleingangs
in die Kontrastschaltung 15 vor der Verstärkung annähert. Die
Wechselspannungskomponente des Videoeingangssignals wird ebenfalls
durch die vorbestimmte Verstärkung
von Verstärker 27 erhöht. Der
niedrigere Gleichspannungskomponentenpegel an dem Ausgang des Gleichspannungsinstandsetzers 25 ist
nötig,
da er dann von Verstärker 27 verstärkt wird.
Die Verstärkung
oder die vorbestimmte Erhöhung
von Verstärker 27 ist
eingestellt, um einen gewünschten vorbestimmten minimalen
Kontrast zwischen der Helligkeit des zweiten Textsignals und der
Helligkeit des Videohintergrundsignals aufrechtzuerhalten. Beispielsweise
könnte
die Verstärkung
von Verstärker 27 auf
1,30 eingestellt sein, um ein Kontrastverhältnis von wenigstens 30% aufrechtzuerhalten.
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Das
Chrominanzfilter 29 filtert etwaige unerwünschte Chrominanzsignale
heraus. Die Ausgangsspannung von Verstärker 31, die das verstärkte Videohintergrundsignal
ist, wird an die Anode der Diode 33 angelegt, die den Minimalpegel
des Helligkeitsschwellenwerts bestimmt. Die Spannung, die der Helligkeitsstufe
des ersten Textsignals entspricht, wenn es aus der Widerstandsmatrix 21 austritt,
liegt an der Kathode von Diode 33 vor. Die Diode 33 wird vorwärts gespannt,
wenn der Spannungspegel oder die Helligkeit an dem Ausgang des Verstärkers 31 positiver
(heller) ist als der Spannungspegel (die Helligkeitsstufe), der
(die) in der Widerstandsmatrix 21 eingestellt ist, und
deshalb wird zu diesem Zeitpunkt der Pegel des ersten Textsignalausgangs
von der Widerstandsmatrix 21 auf den Pegel des Ausgangs
von Verstärker 31 erhöht, und
wird zu dem zweiten Textsignal. Wenn zum Beispiel das Videohintergrundsignal
von dem Verstärker 27 so
erhöht
wird, dass es 30% heller ist als der Videoeingang in den Multiplexer 9 und
die Diode 33 vorwärts
gespannt ist, weil die Helligkeitsstufe des ersten Textsignals,
die in der Widerstandsmatrix 21 eingestellt ist, niedriger
ist als der gewünschte
minimale Helligkeitskontrast gegenüber dem Videohintergrundsignal,
wird der Pegel des ersten Textsignals auf den höheren Pegel erhöht um zu dem
zweiten Textsignal zu werden. Wenn andererseits der aus der Widerstandsmatrix 21 austretende Pegel
höher als
30% heller als der Videoeingang in den Multiplexer 9 ist,
wird die Diode 33 nicht vorwärts gespannt, und die Helligkeit
des Textes wird nur durch den Textgenerator 19 und die
Widerstandsmatrix 21 als das erste Textsignal bestimmt.
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Auf
diese Weise steuert, wenn der Videohintergrund heller wird, die
Aktivität
der automatischen Kontrastschaltung die Helligkeit des zweiten Textsignals,
um wenigstens einen vorbestimmten minimalen Helligkeitskontrast
zwischen dem Videohintergrundsignal und dem zweiten Textsignal aufrechtzuerhalten,
und der Umfang der Helligkeitsabweichung wird durch die Verstärkungseinstellung
von Verstärker 27 bestimmt.
Wenn also die Widerstandsmatrix 21 versucht, Textzeichen
einzufügen,
die nicht so hell sind wie das verstärkte Videohintergrundsignal,
wird das verstärkte
Videohintergrundsignal hinzugefügt,
um die Textzeichen heller zu machen. Das zweite Textsignal wird
dann in Multiplexer 9 eingegeben, wo es mit dem Videohintergrundsignal
kombiniert wird, wodurch die Helligkeit des zweiten Textsignals
wahlweise in wenigstens einem vorbestimmten minimalen Kontrast zu
dem Videohintergrundsignal gehalten wird.
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Es
ist auch wünschenswert,
ein Mittel zum selektiven Deaktivieren der automatischen Kontrastschaltung
bereitzustellen, um es dem ersten Textsignal, wie es von dem Textgenerator
und der Widerstandsmatrix 21 erzeugt wird, zu erlauben,
als das zweite Textsignal an Verstärker 17 und Multiplexer 9 geleitet
zu werden, ohne durch die automatische Kontrastschaltung einer möglichen
Erhöhung
der Helligkeit unterzogen zu werden. Um dies zu erreichen, wird
die automatische Kontrastschaltung selektiv deaktiviert, je nach
dem, ob beispielsweise ein bestimmtes Textzeichenattribut anwesend
ist oder nicht. Der Verstärker 31 kann
von dem Textgenerator 19 durch jedes beliebige Textzeichenattribut
deaktiviert werden, z.B. durch jede beliebige Farbe (punktierte
Linie), oder ein dediziertes Textzeichenattribut von dem Textgenerator 19.
Dies ermöglicht
eine Steuerung der automatischen Kontrastschaltung anhand der Anwesenheit
oder Abwesenheit eines ausgewählten
Textzei chenattributs in dem Textsignal. In der bevorzugten Ausführungsform
kann beispielsweise die Anwesenheit einer Spannung in der Textinformation,
die dem blauen Attribut entspricht, mit einem Steuereingang 35 verbunden
sein, der den Verstärker 31 aktiviert,
derart, dass die automatische Kontrastschaltung 15 aktiv
ist. Wenn keine Spannung vorliegt, die dem blauen Attribut in der
Textinformation entspricht, liegt keine Spannung am Steuereingang 35 an
Verstärker 31 vor.
Unter diesen Bedingungen ist der Verstärker 31 deaktiviert.
Deshalb ist die automatische Kontrastschaltung 15 nicht
betriebsfähig.
Außerdem
sollte die automatische Kontrastschaltung 15 nicht die
Möglichkeit
beeinflussen, den Videohintergrund mit schwarzem Text zu überlagern,
wenn schwarzer Text gewünscht
wird. Da schwarzer Text keine Spannung enthält, die dem Textzeichenattribut
Blau entspricht, würde
der Verstärker 31 deaktiviert,
und die automatische Kontrastschaltung 15 wäre nicht
betriebsfähig,
so dass die schwarzen Textzeichen oder Linien des Texts angezeigt
werden, und nicht durch die automatische Kontrastschaltung 15 aufgehellt
werden könnten.
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In
allen Fällen
versteht es sich, dass die oben beschriebenen Anordnungen lediglich
als Beispiele für
die vielen möglichen
spezifischen Ausführungsformen
dienen, die Anwendungen der vorliegenden Erfindung darstellen. Zahlreiche
und verschiedene andere Anordnungen können leicht gemäß den Grundgedanken
der vorliegenden Erfindung erdacht werden, ohne von dem Umfang der
Erfindung abzuweichen. Beispielsweise geht die automatische Kontrastschaltung
der bevorzugten Ausführungsform
von der Benutzung einer einzigen Stromversorgung aus, weshalb Schaltungen
zur Entfernung und Instandsetzung von Gleichspannung erforderlich
sind. Wenn jedoch mehrere Stromversorgungen oder eine negative Spannungsquelle
verfügbar sind,
könnten
die Gleichspannungsentfernung und die anschließende Gleichspannungsinstandsetzung eliminiert
oder weiter vereinfacht werden. Auch können die automatischen Kontrastmittel
digitale Komponenten benutzen, mit einem Addierer und/oder einem
Akkumulator und/oder Registern oder einer Kombination derselben.
Eine andere mögliche
Ausführungsform
kann anstelle eines Schwellenwertmittels, das in der bevorzugten
Ausführungsform
beschrieben ist, Vergleichsmittel zum Vergleichen des Textsignals
mit dem Videohintergrundsignal, und zum entsprechenden Anpassen
des Textsignals aufweisen. Auch kann ein digitaler Signalprozessor
benutzt werden, um die Textinformation zu erzeugen und diese Information
mit dem Videohintergrundsignal zu kombinieren.
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- 1
- Videoeingang
- 3
- Kondensator
- 5
- Gleichspannungsinstandsetzer
- 7
- Verstärker
- 9
- Multiplexer
- 11
- Verstärker
- 15
- Automatische
Kontrastschaltung
- 17
- Verstärker
- 19
- Textgenerator
- 21
- Widerstandsmatrix
- 23
- Kondensator
- 25
- Gleichspannungsinstandsetzer
- 27
- Verstärker
- 29
- Filter
- 31
- Verstärker (Verstärkungsmittel)
- 33
- Diode
- 35
- Steuereingang
(Deaktivierungsmittel)