DE3323149C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen digitalen Farbcodierer für Farb-Videokameras.

Die Digitalisierung von Farbvideosignalen zum Zwecke der zeitmultiplexen Übertragung ist bekannt. So beschreibt beispielsweise DE-PS 24 34 471 ein System zur zeitmultiplexen digitalen Übertragung von Farbvideosignalen nach dem Differenz-Puls-Code-Modulationsverfahren (DPCM), bei dem die Farbdifferenzsignale in einem ersten DPCM-Codierer und das Luminanzsignal in einem weiteren DPCM-Codierer separat digitalisiert werden. Dies hat gegenüber einer Codierung des zusammengesetzten Farbvideosignalgemischs nach dem PCM-Verfahren den Vorteil, daß die für die Übertragung benötigte Kanalkapazität wesentlich verringert wird.

Wenn das von einer Farb-Videokamera gelieferte Farbsignalgemisch aus einem 8-Bit-Digitalsignal besteht, wählt man für den Schwarzwertpegel den Digitalwert "60" und für den 100%-Weißwertpegel den Digitalwert "200", so daß der Dynamikbereich des die Videoinformation enthaltenden Signals den Wert "140" hat. Da das von der Schaltung der Farb-Videokamera gelieferte Farbsignalgemisch die Komponente eines Synchronisiersignals S mit einem Pegel enthält, der um den Digitalwert "56" unter dem Schwarzwertpegel liegt (und damit den Digitalwert "4" hat) und das Farbsignalgemisch mit einem Toleranzbereich von "4" versehen ist, bedeutet dies, daß die untere Grenze des Videobereichs durch das Vorhandensein des Synchronisiersignals den Digitalwert "60" annimmt. Da auch an der oberen Grenze ein Toleranzbereich erforderlich ist, wird der 100%-Weißwertpegel nicht von dem Maximalwert des 8-Bit-Digitalsignals gebildet, sondern in der Praxis mit etwa "200" angesetzt. Somit beträgt der Dynamikbereich der Videoinformation etwa "140". Es wurde deshalb vorgeschlagen, daß die Dynamikbereiche des Luminanzsignals Y und der Sättigungssignale I und Q, die Komponentensignale für Farbsignalgemisch darstellen, jeweils im voraus auf etwa "140" komprimiert werden. Indessen ist es, da diese Komponentensignale jeweils ursprünglich nicht das Synchronisiersignal haben, wünschenswert, daß der Bereich, der durch das 8-Bit-Digitalsignal zur Verfügung steht, so weit wie möglich im Hinblick auf das Verringern des Einflusses des Quantenrauschens (quantum noise) ausgenutzt wird.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen digitalen Farbcodierer zu schaffen, der in der Lage ist, den zuvor genannten Mangel, die digitalen Farbcodierern nach dem Stand der Technik anhaften, zu beseitigen. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen digitalen Farbcodierer zu schaffen, der die Dynamikbereiche des Leuchtdichtesignals und von Farbsignalen so weit wie möglich macht, um so den Einfluß des Quantenrauschens (quantum noise) zu verringern, und der auf einfache Weise die Einstellung der Dynamikbereiche zwischen den Komponentensignalen und dem zusammengesetzten Signal durchführen kann. Außerdem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen digitalen Farbcodierer zu schaffen, der zur Verwendung in einer Farb-Videokameraschaltung geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist erfindungsgemäß ein digitaler Farbcodierer vorgesehen, der Pegeleinstellschaltungen zum Einstellen der Schwarzwertpegel eines digitalisierten Leuchtdichtesignals und von Sättigungssignalen, um so eine vorbestimmte Beziehung zwischen diesen herzustellen, eine Sättigungssignal-Modulationsschaltung zum Modulieren der Sättigungssignale, einen Addierer zum Addieren eines modulierten Sättigungssignals, welches aus der Sättigungssignal- Modulationsschaltung gewonnen wird, auf das Leuchtdichtesignal und eine Abschwächungsschaltung zum Abschwächen des Digitalwertes eines Ausgangssignals, das aus dem Addierer gewonnen wird, hat, wobei die Dynamikbereiche des Leuchtdichtesignals und der Sättigungssignale so weit wie möglich frei von einem Dynamikbereich eines Videoinformationssignals, das ein zusammengesetztes Signal bildet, bestimmt werden können.

Weitere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden anhand mehrerer Figuren gegebenen Beschreibung ersichtlich, wobei in dem Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und Teile bezeichnen.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das den Dynamikbereich eines zusammengesetzten Signals, welches aus einer Farb- Videokameraschaltung gewonnen wird, darstellt.

Fig. 2 . . . Fig. 5 zeigen jeweils Darstellungen, die zur Erklärung eines Ausführungsbeispiels für einen digitalen Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung dienen.

Fig. 2 zeigt dabei ein Blockschaltbild einer Gesamtanordnung einer Farb-Videokameraschaltung, in der ein Beispiel für den digitalen Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ist.

Fig. 3A . . . Fig. 3F zeigen dabei jeweils beispielhafte Diagramme, die die Dynamikbereiche bzw. Impulsformen verschiedener Signale, die an Punkten der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 auftreten, darstellen.

Fig. 4 zeigt dabei ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für einen digitalen Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt dabei ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Abschwächungsschaltung, die in dem digitalen Farbcodierer gemäß Fig. 4 verwendet wird.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, in der der Hauptteil einer Farb-Videokameraschaltung dargestellt ist, in der ein anderes Ausführungsbeispiel für den digitalen Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 7 u. Fig. 8 zeigen jeweils Blockschaltbilder, die Verzögerungsschaltungen, welche für den Farbcodierer verwendet werden, darstellen.

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel für eine Abschwächungsschaltung darstellt, das in dem Farbcodierer gemäß Fig. 6 verwendet wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für den digitalen Farbcodierer im einzelnen anhand der Figuren beschrieben.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Gesamtschaltungsanordnung einer Farb-Videokameraschaltung, in der ein Ausführungsbeispiel für einen digitalen Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und Fig. 3A . . . Fig. 3F zeigen jeweils Diagramme, die die Dynamikbereiche bzw. Impulsformen verschiedener Signale darstellen, die in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 auftreten. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Festkörper-Bildaufnahmeelement zum Erzeugen einer Rot-Farbkomponente R, das Bezugszeichen 2 ein Festkörper-Bildaufnahmeelement zum Erzeugen einer Grün-Signalkomponente G und das Bezugszeichen 3 ein Festkörper-Bildaufnahmeelement zum Erzeugen einer Blau-Signalkomponente B, wobei jedes dieser Elemente beispielsweise als eine CCD (Ladungsverschiebungsschaltungs)-Anordnung ausgebildet ist. Die diskreten Ausgangssignale R, G u. B. aus den Festkörper-Bildaufnahmeelementen 1, 2 u. 3 werden genau durch Vorverstärker 4, 5 u. 6 verstärkt und dann in Abtast- und Halteschaltungen 7, 8 u. 9 abgetastet, wobei jede dieser Schaltungen eine Abtastfunktion und eine Impulsformerfunktion hat. Die Ausgangssignale aus diesen Schaltungen werden dann jeweils einem A/D (Analog/Digital)-Wandler 10, 11 bzw. 12 zugeführt, um sie in diesen Einrichtungen in digitale Signale umzusetzen. Die Signale R, G u. B, die in die Form digitaler Signale umgesetzt sind, werden dann einer Signalverarbeitung, nämlich einer γ-Korrektur, einer Schwarzwertpegeleinstellung, einer Pegelhaltung, einer Pegelbeschneidung usw. in Signalverarbeitungsschaltungen 13, 14 bzw. 15 unterzogen und dann einer Matrixschaltung 16 zugeführt. Diese Matrixschaltung 16 erzeugt das Leuchtdichtesignal Y und die Sättigungssignale I u. Q, die wie folgt ausgedrückt werden können:

Y=0.03R+0.59G+0.11B
I=0.60R-0.28G-0.32B
Q=0.21R-0.52G-0.31B

Die Sättigungssignale I u. Q werden in ihrem Pegel eingestellt, so daß eine Weißbalance in Weißwertbalancierungsschaltungen (nicht gezeigt) erreicht wird, durch Bandpaßfilter 17 u. 18 geführt und dann an einen NTSC-Farbcodierer 19 zusammen mit dem Leuchtdichtesignal Y geliefert. Der Farbcodierer 19 führt die Farbcodierung ausgedrückt als

Eenc=Y+Q sin (ωcsc · t+33°)+I cos (ωcsc · t+33°)

aus, wobei ωcsc eine Winkelgeschwindigkeit des Farbhilfsträgers repräsentiert, womit ein codiertes Signal Eenc erzeugt wird. Der Farbcodierer 19 wird weiter unten im einzelnen beschrieben.

Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Schwarzwertsignalgenerator zum Erzeugen eines sog. Schwarzwertsignals, nämlich einer Videosignal-Schwarzwertimpulsfolge Black Burst, die aus Horizontal- und Vertikalsynchronisierungssignalen S und einem Burstsignal B ausgenommen die Videoinformationen besteht. Im einzelnen erzeugt der Schwarzwertsignalgenerator 20 ein digitales 8-Bit-Synchronisierungssignal S in Abhängigkeit von einem Horizontal- u. Vertikalsynchronisierungssignal "H/V-Sync", das diesem zugeführt wird, und ein digitales Burstsignal B in Abhängigkeit von einem Signal "Burst Flag", einem Farbhilfsträgersignal Csc und einem Signal Csc′, das eine Fequenz 2fcsc hat, die zweimal so hoch wie die Frequenz fcsc des Farbhilfsträgersignals Csc, das diesem zugeführt wird, ist. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Signal-Auswahlschaltung, die das Schwarzwertsignal und ein Codierungssignals Eenc, das von dem NTSC-Farbcodierer 19 gewonnen, empfängt und durch ein geeignetes Schaltsignal gesteuert wird, um abwechselnd das Schwarzwertsignal oder das Codierungssignal Eenc zu liefern. Unter wirksamer Ausnutzung des Effektes, nach dem die Erzeugung der Videoinformation und die des Schwarzwertsignals mit einer Zeitverzögerung dazwischen während jeder Horizontalperiode des Videosignals versetzt ist, wird die Signal-Auswahlschaltung 21 durch ein zusammengesetztes Austastsignal C-Blank (vergl. Fig. 3F) betrieben, um so abwechselnd den Schwarzwertsignalgenerator 20 und den NTSC-Farbcodierer 19 auszuwählen und um dadurch ein zusammengesetztes Signal Esit zu bilden und dieses dann an einen Addierer 22 zu liefern. Das Codierungssignal, das aus dem NTSC-Farbcodierer gewonnen wird, kann eine Art von zusammengesetzten Signalen sein. Indessen wird, um es von dem zusammengesetzten Signal, das von der Signal-Auswahlschaltung 21 gewonnen wird, in der Beschreibung für die vorliegende Erfindung zu unterscheiden, das Signal aus dem NTSC-Farbcodierer 19 als das Codierungssignal Eenc bezeichnet, während das Signal, das sich aus der Mischung des Codierungssignals Eenc mit dem Schwarzwertsignal ergibt, welches des weiteren auf den Schwarzwertpegel addiert wird, als das zusammengesetzte Signal Esit bezeichnet wird. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Schwarzwertsignalgenerator, der ein Schwarzwertsignal P erzeugt, um dem zusammengesetzten Signal Esit, das aus der Signal-Auswahlschaltung 21 gewonnen wird, einen Schwarzwertpegel geben zu können. Der digitale Wert des Schwarzwertsignals P beträgt normalerweise "60". Wenn ein Kameramann oder jemand anders die Einstellung vornimmt, kann der Schwarzwertpegel dann, wenn die Videoinformation eintrifft, von "60" auf "71" erhöht werden. Dies geschieht dadurch, daß dann, wenn der Kameramann oder jemand anders den Einstellungsschalter (nicht gezeigt) betätigt, ein Einstellungssignal "S set up" an den Schwarzwertsignalgenerator 23 geliefert wird. Wenn das Einstellungssignal "S set up" diesem zugeführt wird, werden die digitalen Werte des Schwarzwertsignals beim Eintreffen der Videoinformation während jeder der Horizontalperioden auf "71" eingestellt. Der Schwarzwertsignalgenerator 23 wird mit einem Farbaustastsignal "C-Blank" beliefert, und dieses Farbaustastsignal C-Blank wird dazu benutzt, um zu verhindern, daß der Schwarzwertpegel in seinem Pegel angehoben wird, wenn die Videoinformation nicht eintrifft. Der Grund, warum der Schwarzwertpegel aufgrund des Eintreffens der Videoinformation erhöht werden kann, besteht darin, daß der Schwarzwertpegel genau von einem vorbestimmten Schwarzwertpegel in Übereinstimmung mit den Eigenschaften der Kamera, der Aufnahmesituation, dem erwünschten Videoeffekt usf. abweichend gebildet werden muß.

Das Schwarzwertsignal P, das aus dem Schwarzwertsignalgenerator 23 gewonnen wird, wird auf das zusammengesetzte Signal Esit, das von der Signal-Auswahlschaltung 21 gewonnen wird, mittels des Addierers 22 addiert, und dadurch wird dem zusammengesetzten Signal Esit der Schwarzwertpegel gegeben. Das zusammengesetzte Signal Esit, das diesen Schwarzwertpegel hat, wird in ein analoges Signal durch einen D/A (Digital/Analog)-Wandler 24 umgesetzt und dann nach außen abgegeben.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel für den digitalen Farbcodierer 19 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 25 eine Sättigungs-Modulationsschaltung. Die Sättigungssignal-Modulationsschaltung 25 empfängt die Sättigungssignale I u. Q und erzeugt dann ein moduliertes Sättigungssignal, das wie folgt ausgedrückt werden kann:

Q sin (ωcsc · t+33°)+I cos (ωcsc · t+33°)

Wie in Fig. 3A gezeigt, werden die Sättigungssignale I u. Q derart gebildet, daß der digitale Wert "128" als deren Schwarzwertpegel gewählt ist. Der zulässige Bereich des digitalen Wertes "16" ist auf deren einen Seite und der zulässige Bereich des digitalen Wertes "15" ist auf deren anderer Seite vorgesehen. Der digitale Wert "16" ist als ein Sättigungspegel und der digitale Wert "240" als der andere Sättigungspegel gewählt. Auf diese Weise hat jedes der Sättigungssignale I u. Q weite Dynamikbereiche, die von "16" bis "240" reichen. In einer praktisch ausgeführten Schaltung werden die digitalen Sättigungssignale, die von den Bandpaßfiltern 17 u. 18 gewonnen werden, durch zwei komplementär dargestellte binäre Zahlen ausgedrückt und als Abstufungssignale erzeugt, die von "+112" bis "-112" reichen, wie dies in Klammern in Fig. 3A gezeigt ist. In Fig. 4 sind Addierer 37, 38 und eine Pegeleinstellschaltung 39 in gleicher Anordnung in der Sättigungssignal- Modulationsschaltung 25 vorangehenden Stufen vorgesehen.

Außerdem hat das Leuchtdichtesignal Y, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, den Schwarzwertpegel des digitalen Wertes "16" und den Weißwertpegel des Wertes "240". Dieser Schwarzwertpegel des Leuchtdichtesignals Y ist um den digitalen Wert "16" versetzt, so daß, um das richtige Codierungssignal durch die Addition des Leuchtdichtesignals Y auf die Sättigungssignale zu erreichen, eine Beziehung zwischen den Schwarzwertpegeln der beiden Signale durch Subtrahieren beispielsweise des Betrages von "16" von dem Leuchtdichtesignal Y einzustellen ist. Daher wird von dem Leuchtdichtesignal Y ein "Versatz" von "16" subtrahiert und dann auf das modulierte Sättigungssignal addiert. Das Bezugszeichen 26 in Fig. 4 bezeichnet einen Addierer zur Durchführung einer derartigen Subtraktion, welcher das Leuchtdichtesignal Y, das aus der Matrixschaltung 16 (vergl. Fig. 2) gewonnen wird, auf das Pegeleinstellsignal, das den Wert "-16", der von einem Pegeleinstellsignalgenerator 27 gewonnen wird, addiert. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß der Addierer 26 den digitalen Wert "16" von dem Leuchtdichtesignal Y subtrahiert und sein Ausgangssignal an einen weiteren Addierer 29 abgibt. Auf diese Weise stellen der Pegeleinstellsignalgenerator 27 und der Addierer 26 eine Pegeleinstellschaltung 28 dar. Der Addierer 29 ist vorgesehen, um das Leuchtdichtesignal Y, dessen digitaler Wert um "16" verringert ist, und das modulierte Sättigungssignal, das aus der Sättigungssignal-Modulationsschaltung 25 gewonnen wird, zu addieren, um so ein Codierungssignal Eenc′ zu erzeugen. Diese Codierungssignal Eenc′ hat einen Dynamikbereich, der so weit wie möglich ist, und dieser Dynamikbereich deckt den digitalen Wert, der von "0" bis "244" reicht, ab, wie dies in Fig. 3C gezeigt ist. Das Sättigungssignal in Fig. 3C zeigt einen Fall, in dem nur die Schwarz- und Weißwertkomponenten existieren. Folglich übersteigt, da der Schwarzwertpegel direkt dem Codierungssignal Eenc′ zugefügt wird, dessen digitaler Wert "255", da die Sättigungssignale überlagert sind. Daher muß das Codierungssignal Eenc′ abgeschwächt werden. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Abschwächungsschaltung zum Abschwächen des digitalen Wertes seines Codierungssignals Eenc′, wobei dessen Abschwächungsverhältnis 5/8 beträgt. Diese Abschwächungsschaltung 30 erzeugt das Codierungssignal Eenc, das so abgeschwächt wird, daß es einem Dynamikbereich von "140" (=244×5/8)" hat, wie dies in Fig. 3D gezeigt ist, und liefert dieses Signal an die Signal-Auswahlschaltung 21 (vergl. Fig. 2). In der vorliegenden Beschreibung ist, um die Codierungssignale vor und nach der Abschwächung unterscheiden zu können, das erstere mit "Eenc" mit Strich bezeichnet, während das letztere mit "Eenc" ohne den Strich bezeichnet ist.

Das Schwarzwertsignal Black Burst wird mit dem Codierungssignal Eenc gemischt, und des weiteren wird der Schwarzwertpegel dazugegeben, so daß das zusammengesetzte Signal Esit gebildet wird, wie dies in Fig. 3E gezeigt ist.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel für die innere Schaltung der Abschwächungsschaltung 30 darstellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Abschwächungsschaltung 30 aus einem 8-Bit-Addierer gebildet. Die Bezugszeichen FA0 . . . FA7 bezeichnen Volladdierer, die den Addierer bilden, wobei die Bezugszeichen a Eingangsklemmen für addierte Zahlen, b Eingangsklemmen für addierende Zahlen, c Übertrags-Eingangsklemmen, d Ausgangsklemmen für Additionsergebnisse bzw. e Übertrags-Ausgangsklemmen bezeichnen. Die Abschwächungsschaltung 30 gemäß Fig. 5 erzeugt ein digitales Signal, das einen digitalen Wert hat, der 1/2-mal so groß wie derjenige des Codierungssignals Eenc′ ist, das aus dem Addierer 29 gewonnen wird, und ein digitales Signal, das einen Wert hat, der 1/8-mal so groß wie die derjenige des genannten Signals ist. Das heißt, daß, da (1/2) Eenc′ +(1/8) Eenc′=5/8) Eenc′ ist, das Signal, das den digitalen Wert hat, der 1/2-mal so groß wie der des Codiersignals Eenc′ ist, und das Signal, das einen digitalen Wert hat, der 1/8-mal so groß wie der des Codiersignals Eenc′ ist, in den Volladdierern FA0 . . . FA7 addiert werden, um so ein Signal (5/8) Eenc′ zu erzeugen. Das Signal (1/2) Eenc′ wird den Volladdierern FA0 . . . FA7 wie im folgenden beschrieben zugeführt. Ein Signal Eenc7′ von 7 Bits in dem Codiersignal Eenc′ wird dem Volladdierer FA6 von 6 Bits zugeführt, und ein Signal Eenc6′ von 6 Bits in dem Codiersignal Eenc′ wird dem Volladdierer FA5 von 5 Bits zugeführt. Auf ähnliche Weise wird das Signal aller Bits, die das Codiersignal Eenc′ bilden, dem Volladdierer zugeführt, dessen Bitanzahl um 1 kleiner als die Bitanzahl des Signals ist. Auf diese Weise wird das Codiersignal Eenc′ mit 1/2 multipliziert.

Derweilen wird das Signal (1/8) Eenc′ den Volladdierern in einer Weise zugeführt, daß das Signal aller Bits, die das Codiersignal Eenc′ bilden, dem Volladdierer zugeführt, dessen Bitanzahl um 3 Bits kleiner als die des Signals ist, das zuzuführen ist. Auf diese Weise wird das Codiersignal Eenc′ mit 1/2³ multipliziert.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Signal (1/2) Eenc′ der Eingangsklemme für die addierte Zahl a jedes der Volladdierer FA0 . . . FA7 zugeführt, während das Signal (1/8) Eenc′ jeweils der Eingangsklemme für die addierende Zahl b jedes der Volladdierer FA0 . . . FA7 zugeführt wird.

Da der Farbcodierer 19 mit der Abschwächungsschaltung 30 zum Abschwächen des Codiersignals Eenc′ versehen ist, ist der Dynamikbereich (Fig. 3D) der Komponentensignale oder des Leuchtdichtesignals Y und der Sättigungssignale I u. Q nicht durch den Dynamikbereich des Videoinformationssignals oder des zusammengesetzten Signals Esit beschränkt. Das heißt, daß in jedem Komponentensignal ein weiter Bereich mit Ausnahme eines notwendigen minimalen zulässigen Bereiches in dem Maximalbereich von "0" bis "255", der sich aus dem 8-Bit-Signal ergibt, als der Dynamikbereich verwendet wird. Dann wird der Dynamikbereich des Signals in dem Schritt, bei dem es in das Schwarzwertsignal gemischt wird, eingeengt. Auf diese Weise ist es möglich, den ungünstigen Einfluß des Quantenrauschens (quantum noise) auf das Leuchtdichtesignal Y und die Sättigungssignale I u. Q zu verringern.

Des weiteren ist es, da die Pegeleinstellschaltung 28 vorgesehen ist, um den Pegeleinstellvorgang durchzuführen, um so eine vorbestimmte Beziehung zwischen den Schwarzwertpegeln der Sättigungssignale I u. Q und des Leuchtdichtesignals Y herzustellen, möglich, den Versatz des Schwarzwertpegels beispielsweise des Leuchtdichtesignals Y auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Wie zuvor festgestellt, weist der digitale Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung die Merkmale auf, daß er aus der Pegeleinstellschaltung 28 zum Durchführen des Pegeleinstellvorgangs, um zu erlauben, daß die Schwarzwertpegel des digitalisierten Leuchtdichtesignals und der digitalisierten Sättigungssignale in eine vorbestimmte Beziehung zwischen diesen gebracht werden können, der Sättigungssignal- Modulationsschaltung 25 zum Modulieren der Sättigungssignale, dem Addierer 29 zum Addieren der modulierten Sättigungssignale aus der Sättigungssignal-Modulationsschaltung auf das Leuchtdichtesignal, und der Abschwächungsschaltung 30 zum Abschwächen des digitalen Wertes des Ausgangssignals aus dem Addierer 29 gebildet ist. Auf diese Weise können die Dynamikbereiche der Komponentensignale, nämlich des Leuchtdichtesignals und der Sättigungssignale weit eingestellt werden, ohne daß sie durch den Dynamikbereich des Video-Informationssignals in dem zusammengesetzten Signal eingeschränkt werden. Als Ergebnis kann der Einfluß des Quantenrauschens (quantum noise) auf das Leuchtdichtesignal und die Sättigungssignale vermindert werden.

Des weiteren ist es, da die Pegeleinstellschaltung vorgesehen ist, die den Schwarzwertpegel bei dem Leuchtdichtesignal und den Sättigungssignalen einstellt, möglich, die Schwarzwertpegel des Leuchtdichtesignals und der Sättigungssignale unabhängig voneinander einzustellen, bevor diese Signale dem digitalen Farbcodierer zugeführt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für den digitalen Farbcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun im folgenden beschrieben.

Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen jeweils Blockschaltbilder, die zur Erklärung des weiteren Ausführungsbeispiels für einen digitalen Farbcodierer 19a gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Hauptbestandteil einer Farb-Videokameraschaltung darstellt, in welcher der digitale Farbcodierer 19a verwendet wird. Diese Farb-Videokameraschaltung ist derart aufgebaut, daß das höhere Bit jedes digitalen Signals, welches dem NTSC- Farbcodierer 19a zugeführt wird, einer größeren Verzögerung ausgesetzt ist. Der Grund dafür besteht darin, daß die Addierschaltungen, die den NTSC-Farbcodierer 19a bilden, aus Logikelementen mit niedriger Schaltgeschwindigkeit zu bilden sind.

In einer digitalen Farb-Videokameraschaltung, welche die Farb-Videokameraschaltung gemäß Fig. 2 enthält, ist allgemein gegeben, daß die Addierschaltungen zum Addieren der Daten mit einer Vielzahl von Bits, beispielsweise 8 Bits, aus Logikelementen mit sehr hoher Schaltgeschwindigkeit, beispielsweise TTL (Transistor-Transistor-Logik) und ECL (emittergekoppelte-Logik) gebildet werden. Der Grund dafür ist wie folgt gegeben. Wenn Signale, die jeweils aus einer Vielzahl von Bits gebildet sind, aufeinander addiert werden, muß der Addiervorgang in der Reihenfolge von dem niedrigeren Bit zu dem höheren Bit in einer Weise durchgeführt werden, daß zunächst die LSB's (Bits mit der niedrigsten Wertigkeit) aufeinander addiert werden, und nachdem das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Übertrags festgestellt ist, müssen als nächstes die Bits, die ein Bit höher als die LSB's sind, aufeinander addiert werden. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß es unmöglich ist, daß alle Bits gleichzeitig aufeinanderaddiert werden. Selbstverständlich können, falls eine Addierschaltung benutzt wird, die eine sog. Übertrags-Vorabbestimmungsschaltung hat, alle Bits gleichzeitig aufeinanderaddiert werden. In diesem Fall muß indessen die Übertrags-Vorabbestimmungsschaltung vorgesehen sein, die eine merklich größere Addierschaltungsanordnung benötigt, auf welche Weise die betreffende Videokameraschaltung keine kleinen Abmessungen mehr aufweisen kann. Als Ergebnis muß, wenn die Addierschaltung, welche den Additionsvorgang in einer zeitlichen Reihenfolge von dem unteren Bit bis zu einem höheren Bit durchführt, verwendet wird, die Addition von Daten, die beispielsweise jeweils aus 8 Bits gebildet sind, innerhalb einer Periode eines Taktimpulses vollendet sein, der eine Frequenz von beispielsweise dem 4-fachen der Frequenz eines Farbhilfsträgersignals hat. Dementsprechend muß die Addierschaltung Logikelemente mit hoher Schaltgeschwindigkeit nämlich TTL, ECL usw. verwenden, was es für die Addierschaltung schwierig macht, daß sie als eine Schaltung hoher Integration und geringen Leistungsverbrauchs auszuführen ist. Die Farb-Videokameraschaltung, die in Fig. 6 gezeigt ist, kann dagegen als Logikelemente für die Addierschaltung CMOS-Halbleiterschaltkreise (komplementäre Metalloxid-Halbleiter) mit niedriger Schaltgeschwindigkeit verwenden, so daß die Schaltung mit einer hohen Integration und mit dem gewünschten niedrigen Leistungsverbrauch realisiert werden kann.

In Fig. 6 bezeichnen die Bezugszeichen 31, 32, 33 u. 34 jeweils Verzögerungsschaltungen. Die Verzögerungsschaltung 31 ist in dem Übertragungsweg des Sättigungssignals I angeordnet, welches Signal dem NTSC-Farbcodierer 19a zugeführt wird. Die Verzögerungsschaltung 32 ist in dem gleichbedeutenden Übertragungsweg für das Sättigungssignal Q angeordnet, und die Verzögerungsschaltung 33 ist in dem Übertragungsweg für das Leuchtdichtesignal Y angeordnet. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist jede der Verzögerungsschaltungen 31, 32 u. 33 aus einer großen Anzahl von Verzögerungselementen 35, 35, . . . gebildet, wobei jedes Signal, das zugeführt wird, um eine Periode des Taktimpulses verzögert wird, und wobei dem jeweils höheren Bit eine größere Verzögerung gegeben wird. In der Praxis wird dem Bit "0" eine Verzögerung "0" gegeben, dem Bit "1" eine Verzögerung um eine Periode des Taktimpulses und dem Bit "2" eine Verzögerung um zwei Perioden des Taktimpulses gegeben. Das heißt, daß dem höheren Bit eine größere Verzögerung gegeben wird, welche sich jeweils um eine Periode des Taktimpulses erhöht.

Derweilen ist, wie in Fig. 6 gezeigt, die Verzögerungsschaltung 34 zwischen einem Addierer 22 und einem D/A (Digital/ Analog)-Wandler 24 angeordnet und ist, wie in Fig. 8 gezeigt, aus einer großen Anzahl von Verzögerungselementen 35, 35, . . . gebildet, wovon jedes Signal um eine Periode des Taktsignals in der gleichen Weise wie in den Verzögerungsschaltungen 31 . . . 33 verzögert. Indessen wird in dieser Verzögerungsschaltung 34 im Gegensatz zu den Verzögerungsschaltungen 31 . . . 33 dem am meisten signifikanten Bit (MSB) eine Verzögerung von "0" und dem jeweils niedrigeren Bit eine größere Verzögerung, die jeweils um eine Periode des Taktimpulses erhöht ist, gegeben. Das Bit mit der geringsten Signifikanz (LSB) wird um das 7-fache der Periode des Taktimpulses verzögert.

Der Grund, warum die Sättigungssignale I u. Q und das Leuchtdichtesignal Y alle dem NTSC-Farbcodierer 19a über die Verzögerungsschaltungen 31, 32 u. 33 zugeführt werden, ist der, daß in dem NTSC-Farbcodierer 19a die Berechnung mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 1 Bit je Periode des Taktimpulses durchzuführen ist. Das heißt, daß, da die Sättigungssignale I, Q und das Leuchtdichtesignal Y dem NTSC-Farbcodierer 19a über die Verzögerungsschaltungen 31, 32 u. 33 zugeführt werden, jedes der zuvor beschriebenen digitalen Signale dem NTSC-Farbcodierer 19a nicht mit allen Bits gleichzeitig, sondern jeweils mit einem Bit in der zeitlichen Reihenfolge von dem LSB zu dem höheren Bit mit dem gleichen Zeitintervall wie eine Periode des Taktimpulses zugeführt werden. Auf diese Weise ist es ausreichend, daß jeder Bitabschnitt des Addierers 29 (vergl. Fig. 4) innerhalb des NTSC-Farbcodierers 19a und der Addierer 22 den Berechnungsvorgang für ein Bit innerhalb einer Periode des Taktimpulses durchführen kann. Daher werden, weil der Addierer 29 in dem NTSC-Farbcodierer 19a und der Addierer 22 die CMOS-Technik benutzen kann, die Logikelemente niedriger Schaltgeschwindigkeit hat, eine hohe Integration und ein niedriger Leistungsverbrauch ermöglicht.

Die Verzögerungsschaltung 34, die zwischen dem Addierer 22 und dem D/A-Wandler 24 angeordnet ist, wird dazu benutzt, die Verzögerungszeiten zu beseitigen, die zwischen den Bits des zusammengesetzten Signals Esit, das von dem Addierer 22 gewonnen wird, gegeben sind. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das Ausgangssignal aus dem NTSC-Farbcodierer 19a und das Ausgangssignal aus dem Addierer 22 in der zeitlichen Reihenfolge von dem LSB ausgehend geliefert werden. Dementsprechend werden, wenn dem Signal des LSB die größte Verzögerung und dem höchsten Bit die kleinste Verzögerung durch die Verzögerungsschaltung 34 gegeben werden, alle Bits der beiden digitalen Signale gleichzeitig an den D/A- Wandler 24 geliefert. Außerdem wird das Schwarzwertsignal "Black Burst", das von einem Schwarzwertsignalgenerator 20a gewonnen wird, über die Verzögerungsschaltung 34 an den D/A-Wandler geliefert. Daher muß dem Schwarzwertsignal "Black Burst" eine Verzögerung gegeben werden, deren Wert mit den höheren Bits in der gleichen Weise wie in dem Leuchtdichtesignal Y und den Sättigungssignalen I u. Q ansteigt. Zu diesem Zwecke ist der Schwarzwertsignalgenerator 20a, der in Fig. 6 gezeigt ist, dazu bestimmt, ein Schwarzwertsignal zu erzeugen, das eine derartige Verzögerung (nicht gezeigt) hat.

Fig. 9 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das eine Abschwächungsschaltung 30a darstellt, die in dem Farbcodierer 19a verwendet wird. Diese Abschwächungsschaltung 30a enthält Verzögerungselemente 36, 36, . . ., wovon jedes dazu benutzt wird, den Verzögerungswert einzustellen. In diesem Punkt unterscheidet sich die Abschwächungsschaltung 30a von der in Fig. 5 gezeigten Abschwächungsschaltung 30.

Die Abschwächungsschaltung 30a enthält zwei Verzögerungselemente 35, 36 in der Stufe vor der Eingangsklemme für die addierte Zahl a jedes der Volladdierer FA0 . . . FA6, nämlich der Klemme, an die das Signal, welches sich aus der Multiplizierung mit 1/2 des Codiersignals Eenc' ergibt, geliefert wird. Der Grund, warum die beiden Verzögerungsschaltungen 36, 36 dafür vorgesehen sind, wird im folgenden erläutert. Da die Bit-Aufteilungs-Verzögerungsschaltung, die in Fig. 7 gezeigt ist, verwendet wird, wird das Bit des Codiersignals Eenc', das der Eingangsklemme a für die addierte Zahl jedes der Volladdierer FA zuzuführen ist, um zwei Bits gegenüber dem des Komponentensignals Eenc', das der Eingangsklemme b für die addierende Zahl davon zugeführt wird, erniedrigt, und demzufolge wird der Verzögerungsbetrag des Signals, das der Eingangsklemme a für die addierte Zahl um zwei Perioden des Taktimpulses gegenüber dem des Signals, das der Eingangsklemme b für die addierende Zahl zugeführt wird, verringert. Aus diesem Grunde wird die Verzögerung des Signals, das der Eingangsklemme a für die addierte Zahl zugeführt wird, um zwei Perioden des Taktimpulses durch die zwei Verzögerungselemente 36, 36 erhöht, um gleich der des Signals zu sein, welches der Eingangsklemme b für die addierende Zahl zugeführt wird.

In den zuvor genannten Ausführungsbeispielen reicht der Dynamikbereich des Leuchtdichtesignals Y von den digitalen Werten "16" bis "240". Die Dynamikbereiche der Sättigungssignale I u. Q reichen von "16" bis "240". Das Abschwächungsverhältnis der Abschwächungsschaltung 30 beträgt 5/8, und der Dynamikbereich des Video-Informationssignals in dem zusammengesetzten Signal Esit ist "140". Indessen sind diese Werte lediglich Beispiele, um die Dynamikbereiche der jeweiligen Signale und das Abschwächungsverhältnis der Abschwächungsschaltung sind nicht auf die Werte beschränkt, wie sie zuvor beschrieben worden sind. Die zuvor beschriebenen Farbcodierer 19 und 19a repräsentieren lediglich Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung.

Die oben gegebene Beschreibung bezieht sich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung. Es ist jedoch ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen und Variationen durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne daß dazu der Schutzumfang für die neuartigen Konzepte der Erfindung, wie er durch die Ansprüche bestimmt ist, oder der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen werden müßte.

Claims (6)

1. Digitaler Farbcodierer, dadurch gekennzeichnet, daß Pegeleinstellschaltungen (28, 39) zum Einstellen eines digitalisierten Leuchtdichtesignals (Y) und von digitalisierten Sättigungssignalen (I, Q) zum Herstellen einer vorbestimmten Beziehung zwischen den Schwarzwertpegeln dieser Signale vorgesehen sind, daß eine Sättigungssignal- Modulationsschaltung (25) zum Modulieren der Sättigungssignale (I, Q) vorgesehen ist, daß ein Addierer (29) zum Addieren eines modulierten Sättigungssignals aus der Sättigungssignal-Modulationsschaltung (25) und des Leuchtdichtesignals (Y) vorgesehen ist und daß eine Abschwächungsschaltung (30) zum Abschwächen des Digitalwertes des Ausgangssignals aus dem Addierer (29) vorgesehen ist.

2. Digitaler Farbcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsschaltung (30) aus digitalen Volladdierern (FA0 . . . FA7) besteht, die jeweils wirksam sind, um die Addition von Bits in einer zeitlichen Reihenfolge von dem niederwertigsten Bit ausgehend durchzuführen, und daß ein beliebiges Bit eines Eingangssignals zumindest zwei Volladdierern (z. B. FA0, FA2) zugeführt wird, um dadurch ein vorbestimmtes Abschwächungsverhältnis zu erhalten.

3. Digitaler Farbcodierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Farbcodierer (19) Weißwert- und Schwarzwert-Spitzenpegel eines digitalen 8-Bit-Farbkomponentensignals, das diesem zugeführt wird, in einer Abstufung von 140 auswählt.

4. Digitaler Farbcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwarzwertsignalgenerator (23) zum Erzeugen eines digitalen Horizontalsynchronisierungssignals, eines digitalen Vertikalsynchronisierungssignals, eines digitalen Farbsignals und eine digitale Signal-Auswahlschaltung (21) vorgesehen sind und daß das digitale Signal aus der Abschwächungsschaltung (30) und das Ausgangssignal aus dem Schwarzwertsignalgenerator (23) derart ausgewählt werden, daß ein digitales codiertes Farbsignal gewonnen wird.

5. Digitaler Farbcodierer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Farbcodierer (19a) einen weiteren Schwarzwertsignalgenerator (20a) und einen als Schwarzwertsignaladdierer fungierenden Addierer (22) enthält, wobei ein Schwarzwertsignal aus dem Schwarzwertsignalgenerator (23) auf das digitale codierte Farbsignal aus der Signal-Auswahlschaltung (21) addiert wird, um ein digitales zusammengesetztes Farbsignal zu erhalten.

6. Digitaler Farbcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verzögerungsschaltungen (31, 32, 33; 34) an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite des digitalen Farbcodierers (19a) vorgesehen sind, um den höherwertigen Bits des digitalen Eingangs-Farbkomponentensignals eine größere Verzögerung und den höherwertigen Bits des digitalen codierten Ausgangsfarbsignals aus dem digitalen Farbcodierer (19a) eine kleinere Verzögerung zu geben.