DE3932758C2 - Verfahren und Anordnung zur automatischen Einstellung von Stellgrößen bei der Ableitung eines Stanzsignals aus Videosignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Anordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Ein häufig beim Fernsehen angewandtes Verfahren zum Mischen verschiedener Bilder bzw. der entsprechenden Signale ist das sogenannte Farbstanzverfahren, auch Blauwand­ verfahren oder Chroma Key genannt. Dazu wird ein Vordergrundsignal verwendet, das teilweise eine vorgegebene Farbe - meist Blau - enthält, die durch entsprechende Teile eines Hintergrundsignals ersetzt wird. Dazu werden beide Signale einem Bildmischer zugeführt, der in Abhängigkeit von einem Überblendsignal eine Überblendung zwischen beiden Signalen gestattet.

In Benson, K. B. (Hrsg.): Television Engineering Handbook, New York (u. a.): Mc Graw- Hill Book Company, 1985, Seiten 14.68-14.73, insbesondere auf Seite 14.71, Nr. 7, ist allgemein das Chroma Key-Verfahren beschrieben, bei dem der Misch-/Effekteinheit eines Mischpultes an einem ersten Eingang A ein Vordergrundsignal und an einem zweiten Eingang B ein Hintergrundsignal zugeführt ist. Die einzelnen Farbkomponenten des Vordergrundsignals sind einem Chroma Keyer zugeführt, welcher ein Schaltsignal erzeugt, das der Misch-/Effekteinheit zugeführt ist, um zwischen dem Vordergrundsignal A und dem Hintergrundsignal B umzuschalten.

In EP 0 162 502 A2 ist ein Chroma Key-Signalgenerator detailliert beschrieben, dessen Eingängen digital codierte Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y zugeführt sind. Der Chroma Key-Signalgenerator berechnet Werte für Farbton und Farbsättigung und vergleicht diese mit vorausgewählten gespeicherten Werten für Farbart und Sättigung. Ein Key-Signal wird immer nur dann erzeugt, wenn bei dem Vergleich das berechnete Farbtonsignal im wesentlichen gleich dem gespeicherten Farbtonsignal und das berechnete Sättigungssignal größer ist als der gespeicherte Wert.

Neben dieser beschriebenen Anordnung sind auch noch andere Anordnungen bekannt, die eine Auswahl der jeweils zu ersetzenden Farbe und eine Einstellung der Selektivität ermöglichen. Das somit gewonnene Signal wird einer Begrenzerschaltung zugeführt, bei welcher der Abschneidepegel und die Verstärkung eingestellt werden können. Die Einstellung dieser Größen kann unter Umständen sehr kritisch sein, da beispielsweise die Blauwand durch Ungleichförmigkeiten der Beleuchtung oder Abschattungen durch den Vordergrund keine über die gesamte Fläche gleichmäßige Farbe aufweist. Außerdem ist die Einstellung dann kritisch, wenn sich im Vordergrund ähnliche Farben befinden wie in der Blauwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitgehend automatische Einstellung der erwähnten Größen zu ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs eignet sich sowohl zur Einstellung beim Farbstanzen als auch bei Stanzverfahren mit monochromen Videosignalen. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Spitzenwert des Signals gemessen. Es ist jedoch auch eine Messung des Mittelwertes möglich. In vielen Fällen kann die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Einstellung direkt verwendet werden. Bei besonders kritischen Szenen kann die automatische Einstellung durch eine manuelle Korrektur bzw. Feineinstellung ergänzt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung und Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 Zeitdiagramme einiger in der Anordnung nach Fig. 1 auftretender Signale.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist drei Eingänge 1, 2, 3 für die dreikanalige Zuführung eines Vordergrundsignals zum Zwecke des Farbstanzens auf. Über einen weiteren Eingang 4 kann ein Leuchtdichtesignal zugeführt werden. In einer ersten an sich bekannten Farbstanzschaltung 5 wird aus dem Vordergrundsignal, das entweder in der Form R, G, B oder in der Form Y, R-Y, B-Y vorliegt, ein Signal abgeleitet, welches von dem Vordergrundsignal und einer bei 6 zugeführten Stellgröße HUE abhängig ist. Die an sich bekannte Farbstanzschaltung 5 stellt im wesentlichen ein "elektrisches Farbfilter" dar, wobei das Vordergrundsignal unterdrückt wird, wenn es nicht der durch die Stellgröße HUE vorgegebenen Farbart entspricht. Die Selektivität der Farbstanzschaltung 5 kann mit Hilfe einer weiteren Stellgröße SEL variiert werden, die einem Eingang 7 zuführbar ist.

Das Ausgangssignal der Farbstanzschaltung 5 wird über einen Umschalter 8 einer Begrenzerschaltung 9 zugeführt, welche ebenfalls im Zusammenhang mit der Erzeugung eines Stanzsignals bekannt ist. Bei der Begrenzerschaltung 9 können eine Abschneideschwelle und eine Verstärkung eingestellt werden, wozu Eingängen 10, 11 entsprechende Stellgrößen CLIP und GAIN zugeführt werden. Am Ausgang 12 der Begrenzerschaltung steht das Stanzsignal K zur Verfügung. Mit Hilfe des Umschalters 8 kann das bei 4 zugeführte Luminanzsignal direkt der Begrenzerschaltung 9 zugeführt werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind eine Steuereinheit 13, ein Spitzenwertgleichrichter 14, ein Umschalter 15, ein Analog/Digital-Wandler 16 sowie ein Fenstergenerator 17 vorgesehen. Die Steuereinheit 13 umfaßt im wesentlichen einen Mikrocomputer 21, der mit einem nichtflüchtigen Speicher 22 für die Stellgrößen SEL, HUE, CLIP und GAIN verbunden ist. Ferner ist eine Bedieneinheit 23 vorgesehen, welche Bedienelemente für entsprechende Eingaben und Anzeigeanordnungen enthält.

Im folgenden wird die Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 beim Einstellen der Farbart erläutert. Dazu ist der Schalter 8 in Position B und der Schalter 15 in Position A. Der Spitzenwertgleichrichter 14 wertet positive Spitzenwerte aus. Unter der Voraussetzung, daß die Stanzfarbe die höchste Sättigung innerhalb des gesamten Bildes hat, was dem größten Pegel am Ausgang der Farbstanzschaltung 5 entspricht, ergibt sich für die Stanzfarbenermittlung eine einfache Vorgehensweise:

Die von der Steuereinheit 13 zugeführte Stellgröße HUE wird automatisch über den gesamten Farbkreis verändert. Dabei wird der Spitzenwert laufend gemessen. Diejenige Farbart mit dem größten Pegel ist die Farbart der größten Sättigung. Um das Maximum möglichst schnell und möglichst genau zu ermitteln, wird zunächst in großen Schritten mit geringer Selektivität ein Maximum ermittelt und dann mit kleinen Schritten und maximaler Selektivität die Farbart fein eingestellt.

Befinden sich in dem aufgenommenen Bild außer der gewünschten Stanzfarbe andere Farben mit hoher Farbsättigung, würden auch solche als Stanzfarbe erkannt werden. Um dieses zu verhindern, kann der Einstellbereich der Stellgröße HUE auf die Nähe der in dem jeweiligen Fall vorgesehenen Stanzfarbe beschränkt werden. Dieses ist leicht möglich, da die jeweils vorgesehene Stanzfarbe im allgemeinen etwa bekannt ist und in die Steuereinheit eingegeben werden kann. Zur Erzielung eines eindeutigen Ergebnisses ist es ebenfalls möglich, vorgegebene bzw. einzugebende Farbbereiche auszuschließen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Fenstergenerator 17 vorgesehen, mit dem ein bewegliches Meßfenster erzeugt wird, dessen Größe ebenfalls einstellbar ist. Damit wird beim Durchlauf der Stellgröße HUE nur derjenige Teil des Signals berücksichtigt, der zuvor durch eine entsprechende Positionierung des Meßfensters ausgewählt wurde.

Während zur Einstellung der Stanzfarbe als Vordergrundsignal ein Signal genügt, das gegebenenfalls nur die Stanzfarbe liefert (Aufnahme der Blauwand ohne Person oder Dekoration), wird bei der im folgenden erläuterten Einstellung der Abschneideschwelle und der Verstärkung ein Signal benötigt, das auch das einzublendende Objekt enthält.

Zur automatischen Einstellung der Begrenzerschaltung 9 wird der Schalter 15 in die Position B gebracht. Der Schalter 8 befindet sich in der Position A oder B je nachdem, ob ein Farbstanzsignal erzeugt werden soll oder ob ein Stanzsignal aus einem monochromen Videosignal abzuleiten ist. Das Meßfenster wird auf die maximale Größe gebracht, so daß der gesamte Bildbereich erfaßt wird. Außerdem wird aus Störabstandsgründen die Selektivität minimal eingestellt. Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die Zeitdiagramme eines Eingangssignals (a) und eines Ausgangssignals (b) der Begrenzerschaltung zeigt.

Vor jedem automatischen Einstellvorgang wird die Begrenzerschaltung 8 mit dem Spitzenwertgleichrichter 14 und dem Analog/Digital-Wandler ausgemessen. Bei entsprechender Ansteuerung wird das positive und das negative Begrenzerpotential ausgemessen - in Fig. 2(b) mit PB und NB bezeichnet. Zu diesem vorbereitenden Schritt ist nicht unbedingt ein Videosignal erforderlich, sondern es genügt, die Begrenzerschaltung 8 derart anzusteuern, daß sie jeweils das zu messende Begrenzerpotential (PB bzw. NB) abgibt.

Beginnend mit der kleinsten Verstärkung GAIN wird wechselweise der positive Spitzenwert P und der negative Spitzenwert N gemessen. Durch entsprechendes Verändern der Abschneideschwelle CLIP und der Verstärkung GAIN wird der Zustand angestrebt, daß der Abstand zwischen P' und PB und der Abstand zwischen N' und NB gerade nicht 0 ist. Der Abstand ist mit x in Fig. 2(b) gekennzeichnet.

Die so gefundene Einstellung liefert eine Kombination aus Vorder- und Hintergrundbild mit weichen Übergängen. Härtere Übergänge können durch eine manuelle Heraufsetzung der Stellgröße GAIN erzielt werden.

Bei der Vorbereitung von Szenen für das Farbstanzverfahren wird zwar darauf geachtet, daß im Vordergrund keine Farbe enthalten ist, die in der Nähe der Stanzfarbe liegt. Dieses läßt sich jedoch nicht immer vermeiden. An der entsprechenden Stelle scheint dann der Hintergrund durch. In den meisten Fällen kann diese Störung durch eine Erhöhung der Selektivität beseitigt werden. Dazu ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiederum eine automatische Einstellung der Selektivität möglich. Das Fenster wird auf die entsprechende Stelle positioniert und der Schalter 15 in die Stellung A gebracht. Ferner wird die Messung des positiven Spitzenwertes eingestellt. Danach wird die Einstellgröße SEL solange verstellt, bis ein Minimum bzw. der Wert 0 erreicht ist.

Die für die jeweiligen Einstellvorgänge erforderlichen Schalterstellungen, die Umschaltung des Spitzenwertgleichrichters und die Erzeugung eines Fensters können in der Steuereinheit in geeigneter Weise programmiert sein, so daß der Bedienende über das Bediengerät lediglich die Art der vorzunehmenden Einstellung einzugeben braucht.

Sind alle Einstellungen (SEL, HUE, CLIP, GAIN) vorgenommen worden, so kann für das Farbstanzverfahren ein Stanzsignal erzeugt werden, wozu die Stellgrößen aus dem Speicher 22 (Fig. 1) ausgelesen und der Farbstanzschaltung 5 bzw. der Begrenzerschaltung 9 zugeführt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur automatischen Einstellung von Stellgrößen bei der Ableitung eines Stanzsignals aus Videosignalen, dadurch gekennzeichnet, daß unter gleichzeitiger Veränderung jeweils einer Stellgröße der Wert einer charakte­ ristischen Größe eines durch Farb- und/oder Helligkeitselektion aus dem Videosignal gewonnenen Signals gemessen wird und daß bei Erreichen eines geeigneten Betrages des gemessenen Wertes der charakteristischen Größe der vorhandene Wert des Stellgröße gespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Größe der Spitzenwert des Signals ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzsignal in an sich bekannter Weise aus einem Vordergrundsignal dadurch abgeleitet wird, daß zunächst eine Selektion nach einer Farbart und mit einer Selektivität als Stellgrößen abgeleitet wird und danach das abgeleitete Signal in ein Schaltsignal umgeformt wird, daß unter gleichzeitiger Veränderung der Stellgröße Farbart der Spitzenwert des zunächst abgeleiteten Signals gemessen wird und daß bei einem Maximum des Spitzenwerts der dann vorhandene Wert der Stellgröße Farbart gespeichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum Erreichen eines Maximums eine geringe Selektivität eingestellt ist und dann eine weitere Veränderung der Stellgröße Farbart im Bereich des Maximums mit größerer Selektivität erfolgt, bis sich wiederum ein Maximum ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Formung des Stanzsignals ein Abschneidepegel und eine Verstärkung einstellbar sind, wozu entsprechende Stellgrößen vorgesehen sind, daß sowohl der negative als auch der positive Spitzenwert des Stanzsignals unter gleichzeitiger Veränderung der Stellgrößen Abschneidepegel und Verstärkung gemessen wird und daß bei vorgegebenen Spitzenwerten die Stellgrößen gespeichert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Größe der Mittelwert des Signals ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der charakteristischen Größe auf einen vorgebbaren Bildausschnitt begrenzt ist.

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bei welcher eine Farbstanzschaltung (5) und eine Begrenzerschaltung (9) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spitzenwertgleichrichter wahlweise an die Ausgänge der Farbstanzschaltung (5) und der Begrenzerschaltung (9) schaltbar ist, daß der Spitzenwert einer Steuereinheit (13) zuführbar ist, daß die Steuereinheit (13) mit Steuereingängen (6, 7, 10, 11) der Farbstanzschaltung (5) und der Begrenzerschaltung (9) verbunden ist und daß Mittel zur Veränderung der Stellgrößen und zum Auswerten des Spitzenwertes vorgesehen sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (13) einen Mikrocomputer (21) enthält, der mit einem Programm versehen ist, welches das erfindungsgemäße Verfahren darstellt.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stellgrößen ein nichtflüchtiger Speicher (22) vorgesehen ist.