DE69828680T2

DE69828680T2 - Umgebungslichtabhängige videosignalverarbeitung

Info

Publication number: DE69828680T2
Application number: DE69828680T
Authority: DE
Inventors: John Paul BARTH; Wouter Michel NIEUWENHUIZEN
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: IPG Electronics 503 Ltd
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: JP2001502875A; KR100521672B1; WO1999004562A1; US6229577B1; KR20000068548A; EP0925683A1; DE69828680D1; EP0925683B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung und auf eine Wiedergabeanordnung für eine umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung.
WO-A-94/18.790 beschreibt eine umgebungsabhängige automatische Leuchtdichtesteuerung für Wiedergabeschirme, wodurch es ermöglicht wird, dass die Leuchtdichte des Wiedergabeschirms automatisch und ständig auf die mittlere Leuchtdichte des Gesichtsfeldes des Benutzers geregelt wird. Der Wiedergabeschirm ist mit einem externen Lichtsensor gekoppelt, der einzeln an einer beliebigen Stelle in dem Raum aufgestellt und derart eingestellt werden kann, dass der räumliche Winkel dem Gesichtsfeld des Benutzer nahezu entspricht. Eine in die Wiedergabeanordnung eingebaute oder damit über eine Schnittstelle verbundene elektronische Steuerung gewährleistet, dass die Leuchtdichte des Wiedergabeschirms in dem möglichst besten Verhältnis zu der mittleren Leuchtdichte in dem Gesichtsfeld steht.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung zu schaffen. Dazu schafft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein umgebungslichtabhängiges Videosignalverarbeitungssystem, wie durch Anspruch 1 definiert. Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitungsanordnung, wie durch Anspruch 9 definiert. Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Wiedergabeanordnung, wie durch Anspruch 10 definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Es sei bemerkt, dass WO-A-90/06035 einen Bildempfängercontroller definiert, in dem Datensignale derart einem Vorgang ausgesetzt werden, dass ein Rauschreduktionssteuersignal ausgeliefert wird, und zwar entsprechend einem beim Übertragen oder beim Speichern eingeführten Rauschpegel, dass dieser Controller weiterhin Mittel aufweist zum Aktualisieren des Rauschreduktionssteuersignals synchron zu einer Szene eines Eingangsbildes, so dass eine geschmeidige Rauschunterdrückungsregelung durchgeführt werden kann, wenn ein detektierter Rauschpegel synchron zu einem detektierten Szenenänderungszustand quantisiert und gesteuert wird. Dieses Dokument lehrt nicht, dass das Videosignal nahezu unmittelbar beeinflusst wird, wenn es eine große Änderung in dem gemesse nen Betrag an Umgebungslicht gibt, während das Videosignal nur beim Auftritt einer Szenenänderung beeinflusst wird, wenn es eine geringfügige Änderung in dem gemessenen Betrag an Umgebungslicht gibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform einer Wiedergabeanordnung nach der vorliegenden Erfindung, und
2 eine Graphik (Kontrast gegenüber Umgebungslicht), welche die Wirkungsweise einer Ausführungsform eines umgebungslichtabhängigen Videosignalprozessors nach der vorliegenden Erfindung illustriert.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Wiedergabeanordnung nach der vorliegenden Erfindung. Eine Antenne A fängt ein Fernsehsignal auf und führt dieses Signal einem Tuner T zu, der ein Basisband-Videosignal liefert. Ein umgebungslichtabhängiger Videosignalprozessor VSP verarbeitet das von dem Tuner T empfangene Videosignal und führt dieses verarbeitete Videosignal einer Wiedergabeanordnung D zu.
Der umgebungslichtabhängige Videosignalprozessor VSP empfängt ein Signal, das einen gemessenen Betrag an Umgebungslicht von einem lichtabhängigen Widerstand LDR oder einem anderen Lichtsensor, wie einer Photodiode, angibt. Der gemessene Betrag des das Umgebungslicht angebenden Signals wird einer Steuerschaltung C zugeführt, die einer Kaskadenschaltung aus einer histogrammbasierten Verarbeitungsschaltung H, einer Sättigungssteuerschaltung S, und einer Verstärkungsschaltung (variabler Verstärker) G Steuersignale liefert, wobei das Videosignal durch die Schaltungsanordnungen H, S und G in dem umgebungslichtabhängigen Videosignalprozessor VSP verarbeitet wird.
Die Steuerschaltung C steuert die Schaltungsanordnungen H, S und G derart, dass das Videosignal im Wesentlichen unmittelbar beeinflusst wird, wenn es eine große Änderung in dem gemessenen Betrag des Umgebungslichtes gibt, während das Videosignal nur beim Auftritt einer Szenenänderung beeinflusst wird, wenn es eine geringe Änderung in dem gemessenen Betrag an Umgebungslicht gibt. Die Szenenänderungsabhängigkeit vermeidet, dass die Einstellung der umgebungslichtabhängigen Einstellung sich ändert, wenn diese kaum sichtbar ist, während große Steueränderungen (das Licht in dem Raum wird ein/abgeschaltet, die Sonne geht hinter Wolken, oder kommt wieder zum Vorschein) unmit telbar Effekt haben, so dass die Fernsehen schauende Person nach wie vor optimale Zuschaubedingungen hat.
Wenn es eine große Änderung in dem gemessenen Betrag an Umgebungslicht gibt, wird eine erste große Einstellung durchgeführt, wonach eine kleine Einstellung folgt, die den Einstellvorgang komplett macht, der wegen der genannten großen Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht erforderlich ist. Auf diese Weise wird die Steuergeschwindigkeit der Umgebungslichtsteuerung an die Anpassungsgeschwindigkeit des menschlichen Auges angepasst. Durch Anpassung der Steuergeschwindigkeit an das Auge kann die Sichtbarkeit der Steuerung verringert werden. Versuche haben gezeigt, dass es, wenn die Beleuchtung in einem Raum abgeschaltet wird, einige Minuten dauert, bis das Auge sich an die neue Situation gewöhnt haben. Wenn das Fernsehbild den Kontrast viel schneller reduziert, kann dies zu Irritation führen, weil das Bild einige Minuten lang düster aussieht. Bei dieser Ausführungsform wird die kleine Einstellung vorzugsweise bei einem Auftritt eines Szenenänderung durchgeführt. Wenn vorwiegend von hell nach dunkel gegangen wird, kann das Auge ziemlich langsam sein, so dass die erforderliche Einstellung vorzugsweise nur in eine unmittelbare große Einstellung mit einer nachfolgenden geringen zusätzlichen Einstellung aufgeteilt wird, wenn der gemessene Betrag an Umgebungslicht eine Änderung von hell nach dunkel erfährt.
2 eine Graphik (Kontrast gegenüber Umgebungslicht), welche die Wirkungsweise einer Ausführungsform eines umgebungslichtabhängigen Videosignalprozessors nach der vorliegenden Erfindung illustriert. Umgebungslicht ("ambient light") (AL) ist (logarithmisch) auf der horizontalen Achse aufgetragen, während Kontrast ("contrast") CT) (logarithmisch) auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Die obere Kurve 1 zeigt, wie der Kontrast durch Verstärkungsanpassung sich geändert hat (bis einen ersten Umgebungslichtwert V1), indem nichts gemacht wird (zwischen V1 und V2) da der maximale Betrag an globalem Kontrast, der durch die Wiedergabeanordnung und die Verstärkungsschaltung erzielbar ist, bereits erzielt worden ist, und durch Histogramm/Sättigungsanpassung (von dem zweiten Umgebungslichtwert V2). Die untere Kurve 2 illustriert, wie ein zunehmender Wert an Umgebungslicht den empfundenen Kontrast PC für den Benutzer verdirbt, da der empfundene Kontrast PC die Differenz zwischen den Kurven 1 und 2 ist; ist es leicht verständlich, dass aus V1, wenn die Verstärkung maximal ist, ein zunehmender Betrag an Umgebungslicht zu einem verringernden Abstand zwischen den Kurven 1 und 2 führt, d.h. zu einem reduzierten Betrag an empfundenem Kontrast. Der Pfeil PC1 illustriert den Betrag an empfundenem Kontrast bei einem geringen Betrag an Umgebungslicht AL, während der Pfeil PC2 den Betrag an empfundenem Kontrast bei einem hohen Betrag an Umgebungslicht AL illustriert.
In dem Umgebungslichtbereich bis an den ersten Umgebungslichtwert V1 werden Kontraständerungen vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Betrag an Umgebungslicht durch Modifikation der Verstärkung mit Hilfe der Verstärkungsschaltung (variabler Verstärker) G effektuiert. Diesem Zustand liegt die nachfolgende Erwägung zugrunde. Die heutigen Fernsehgeräte haben einen hohen Maximalweißausgang. Wenn der Zuschauer sich in einer dunklen Umgebung befindet (und die Augen haben sich an die Dunkelheit angepasst), kann dieser hohe Maximalweißausgang ermüdend werden. Unter dunklen Umgebungsbedingungen ist es deswegen besser, den Kontrast etwas zu reduzieren. Das resultierende Bild ist weniger ermüdend für die Augen. Es hat sich herausgestellt, dass es nur dann, wenn der gemessene Betrag an Umgebungslicht unter dem ersten gegebenen Wert V1 liegt, notwendig war, die umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung zu verzögern, bis eine Szenenänderung auftrat.
In dem Umgebungslichtbereich von dem zweiten Umgebungslicht wert V2 werden Kontraständerungen vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Betrag an Umgebungslicht mit Hilfe der auf dem Histogramm basierten Verarbeitungsschaltung (nicht linearen Verstärkers) H nach 1 effektuiert. Vorzugsweise wird eine Schaltungsanordnung von dem Typ, wie in US-A-5.537.071 (Aktenzeichen des Patentanwalts PHN 14.650) und in EP-A-0.648.043 (Aktenzeichen des Patentanwalts PHN 14.586) beschrieben, verwendet. Ein gewöhnlicher Verstärker ermöglicht auf einfache Art und Weise eine Reduktion des Kontrastes, wenn das Umgebungslicht abnimmt. Wenn aber mehr Licht von der Wiedergabeanordnung D erforderlich ist, wenn das Umgebungslicht den Wert V2 übersteigt, kann diese Anforderung nicht erfüllt werden, weil der gesamte Lichtertrag der Wiedergabeanordnung D bereits den maximalen Wert hat. Unter derartigen Umständen kann eine weitere örtlich empfundene Kontrastzunahme dennoch erzielt werden, und zwar mit Hilfe des auf das Histogramm basierten Prozessors H, weil eine derartige Schaltungsanordnung interessante Teile (Leuchtdichtepegel) in dem Bild auf Kosten weniger interessanter Teile hervorheben kann, so dass der örtlich empfundene Kontrast dennoch erhöht wird, während der gesamte Lichtertrag der Wiedergabeanordnung D nahezu auf demselben Pegel bleibt. Die ser Mechanismus eignet sich durchaus für Umgebungslichtsteuerung unter hellen Umständen, weil, wenn es viel Umgebungslicht gibt, der Zuschauer nicht länger an Einzelheiten (Hintergrund usw.) interessiert ist, sondern nur sehen möchte was vor sich geht. Unter extremen Umgebungslichtumständen ist das natürliche Äußere des Bildes nicht länger relevant oder interessant und sogar extreme nicht lineare Verstärkereinstellungen sind erlaubt.
Unter hohen Umgebungslichtbedingungen gibt es viele Reflexionen, die von dem Fernsehschirm zurückkehren. Diese Reflexionen sind vorwiegend weißlich. Dies führt zu eine empfundenen Verringerung der Sättigung des Fernsehbildes. Zum Kompensieren dieses Effektes sollte die Sättigung (gesteuert durch die Sättigungssteuerschaltung S) unter hohen Umgebungslichtumständen etwas zunehmen. Eine kleine Korrektur (maximal 5 Schritte aus einem Steuerbereich von 64 Schritten) wird deswegen vorzugsweise zu einer Einstellung durch den Benutzer hinzugefügt werden.
Es sei bemerkt, dass die oben genannten Ausführungsformen die vorliegende Erfindung illustrieren statt begrenzen und dass der Fachmann imstande sein wird, im Rahmen der beiliegenden Patentansprüche viele alternative Ausführungsformen zu entwerfen. Änderungen in den Videosignalverarbeitungseinstellungen, die beim Auftritt einer Szenenänderung durchgeführt werden sollen, können in mehrere Teileinstellungsänderungen aufgeteilt werden, die nacheinander in Reaktion auf sequentielle Szenenänderungen durchgeführt werden. In den Patentansprüchen sollen eingeklammerte Bezugszeichen nicht als den Anspruch begrenzend betrachtet werden. Die vorliegende Erfindung kann mit Hilfe von Hardware mit vielen einzelnen Elementen sowie mit Hilfe eines auf geeignete Art und Weise programmierten Computers implementiert werden. In dem Anordnungsanspruch, wobei mehrere Mittel aufgereiht werden, können viele dieser Mittel durch ein und dasselbe Hardware-Element verkörpert werden.

Claims

Verfahren zur umgebungslichtabhängigen Videosignalverarbeitung, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Messen (LDR) des Betrags an Umgebungslicht zum Erhalten eines gemessenen Betrags an Umgebungslicht; – das Verarbeiten (VSP) eines Videosignals in Abhängigkeit von dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht; dadurch gekennzeichnet, dass – der genannte Verarbeitungsschritt (VSP) die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Ermitteln (C) eines Betrags an Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht; – das im Wesentlichen unmittelbare Einstellen der genannten Signalverarbeitung (H, S, G), wenn die Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht einen Schwellenwert übersteigt; und – das Einstellen der genannten Videosignalverarbeitung (H, S, G) beim Auftritt einer Szenenänderung, wenn die Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht unterhalb des genannten Schwellenwertes bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht den genannten Schwellenwert übersteigt, eine erste Einstellung an der genannten Videosignalverarbeitung (H, S, G) durchgeführt wird, wonach eine zweite Einstellung an der genannten Videosignalverarbeitung (H, S, G) folgt, die kleiner ist als die genannte erste Einstellung und welche die Einstellung der genannten Videosignalverarbeitung (H, S, G) komplettiert, was im Hinblick auf die genannte Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht notwendig ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die genannte zweite Einstellung beim Auftritt einer Szenenänderung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erforderliche Einstellung nur in eine unmittelbare erste Einstellung mit einer nachfolgenden zweiten komplementären Einstellung aufgeteilt wird, wobei diese zwei Einstellung kleiner ist als die genannte erste Einstellung, wenn der genannte gemessene Betrag an Umgebungslicht eine Änderung von hell nach dunkel erfährt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannte umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung nur bis an den Auftritt einer Szenenänderung verzögert wird, wenn der gemessene Betrag an Umgebungslicht unter einem ersten bestimmten Wert (VI) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannte umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung eine Verstärkungsanpassung (G) erfordert, wenn der gemessene Betrag an Umgebungslicht unter einem zweiten bestimmten Wert (VI) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannte umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung einen Vorgang (H) auf Basis eines Histogramms erfordert, wenn der gemessene Betrag an Umgebungslicht über einem dritten bestimmten Wert (V2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannte umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitung eine Sättigungsanpassung (S) erfordert, wenn der gemessene Betrag an Umgebungslicht über einem vierten bestimmten Wert liegt (V2).
Anordnung zur umgebungslichtabhängigen Videosignalverarbeitung, wobei diese Anordnung die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel (LDR) zum Messen eines Betrags an Umgebungslicht zum Erhalten eines gemessenen Betrags an Umgebungslicht; – Mittel (VSP) zum Verarbeiten eines Videosignals in Abhängigkeit von dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht; dadurch gekennzeichnet, dass – die genannten Verarbeitungsmittel (VSP) die nachfolgenden Elemente aufweisen: – Mittel (C) zum Ermitteln eines Betrags an Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht; – Mittel (H, S, G) zum im Wesentlichen unmittelbaren Einstellen der genannten Videosig nalverarbeitung, wenn die Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht einen Schwellenwert übersteigt; und – Mittel (H, S, G) zum Einstellen der genannten Videosignalverarbeitung beim Auftritt einer Szenenänderung, wenn die Änderung in dem genannten gemessenen Betrag an Umgebungslicht den genannten Schwellenwert unterschreitet.
Wiedergabegerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst: – eine umgebungslichtabhängige Videosignalverarbeitungsanordnung (VSP) nach Anspruch 9; und – eine Wiedergabeanordnung (D) zum Wiedergeben des von der umgebungslichtabhängigen Videosignalverarbeitungsanordnung (VSP) verarbeiteten Videosignals.