Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала

 

Изобретение относится к телевизионной технике, а именно к устройствам обраборотки телевизионного сигнала. Цель изобретения - повышение точности компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала и повышение быстродействия . Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала содержит аналоговый сумматор 1, аналоговый сумматор-усилитель 2, первый резистор 3, аналоговый коммутатор 4, девять блоков 5 - 13 усреднения, три формирователя 14-16 управляющего напряжения , генератор 17 компенсирующего сигнала, распределитель 18 импульсов и синхрогенератор 19. А также блок сумматоров , три алгебраических сумматора, формирователь параболического напряжения, второй резистор, три аналого-цифровых преобразователя, три операционных усилителя , формирователь параболического напряжения , резисторы, интеграторы, двоичный счетчик, инверторы. 6-триггеры, элементы ИННЕ и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 3 з.п. ф-лы. 7 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () l) (я)5 Н 04 Н 5/235

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815302/09 (22) 16,04.90 (46) 30.03.92. Бюл. N. 12 (71) Научно-исследовательский институт радиотехнической аппаратуры Научно-производственного объединения "Импульс" (72) Н.Е;Уваров, Н.Г.Хитрово и Ю.И.Чернышов (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 508963, кл. Н 04 N 5/235, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ФОНА ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к телевизионной технике, а именно к устройствам обраборотки телевизионного сигнала. Цель изобретения — повышение точности компенсации неравномерности фона телевиэиУхюЯ Я «u3 онного сигнала и повышение быстродействия. Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала содержит аналоговый сумматор 1, аналоговый сумматор-усилитель

2, первый резистор 3, аналоговый коммутатор 4, девять блоков 5 — 13 усреднения, три формирователя 14 — 16 управляющего напряжения, генератор 17 компенсирующего сигнала, распределитель 18 импульсов и синхрогенератор 19. А также блок сумматоров, три алгебраических сумматора, формирователь параболического напряжения, второй резистор, три аналого-цифровых преобразователя, три операционных усилителя, формирователь параболического напряжения, резисторы, инте граторй, Б двоичный счетчик, инверторы. D-триггеры, элементы И-HE и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕЕ ИЛИ. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1723672

30 ватели 14 — 16 управляющего напряжения 40 соединены с входами генератора 17 ком50

Изобретение относится к телевизионной технике, а именно к устройствам обработки телевизионного сигнала, и может быть использовано в устройствах компенсации неравномерности фона видеосигнала, Цель изобретения — повышение точности компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала и повышение быстродействия.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства для автоматической компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала; на фиг. 2— принципиальная электрическая схема формирователя управляющего напряжения; на фиг. Э вЂ” принципиальная электрическая схема генератора компенсирующего сигнала; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема распределителя импульсов; на фиг.

5 - схема соединения выводов микросхе= мы 590 КН6 аналогового коммутатора с шиной управления.

Устройство для автоматической. компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала содержит аналоговый сумматор 1, аналоговый сумматор-усилитель 2, первый резистор 3, аналоговый коммутатор 4, первый — девятый блоки 5-13 усреднения, первый — третий формирователи 14 — 16 управляющего напряжения, генератор 17 компенсирующего сигнала, распределитель 18 импульсов и синхрогенератор 19. Выход аналогового сумматора 1 соединен с суммирующим входом аналогового сумматора-усилителя 2, выход котороro через первый резистор 3, аналоговый коммутатор 4, соответствующие блоки 5—

13 усреднения, первый — третий формиропенсирующего сигнала, выход которого соединен с вычитающим входом алгебраического сумматора 1, Первая группа выходов распределителя 18 соединена с входом управления аналогового коммутатора 4, а вторая группа выходов распределителя 18 соединена с управляющими входами первого — третьего формирователей 14 — 16 управляющего напряжения. Выходы синхрогенератора 19 соединены с соответствующими входами распределителя 18 и генератора 17, Формирователи 14—

16 управляющего напряжения содержат блок 20 сумматоров, соединенный своими выходами с входами формирователя 24 параболического напряжения, а блок 20 содержит первый — третий алгебраические сумматоры 21 — 23, третий вход формирователя 24 через второй аналого-цифровой пре10

25 образователь 29, второй операционный усилитель.30, третий аналого-цифровой преобразователь 31, третий операционный усилитель 32 соединен с выходом формирователя 14. Второй вход формирователя

24 через первый аналого-цифровой преобразователь 26, первый операционный усилитель (ОУ) 27 и третий резистор 28 соединен с выходом третьего аналого-цифрового преобразователя 31, а первый вход формирователя 24 через второй резистор

25 соединен с выходом первого аналогоцифрового преобразователя 26. Цифровые входы первого — третьего аналого-цифровых преобразователей 26, 29 и 31 объединены и являются управляющим входом.

Генератор 17 компенсирующего сигнала содержит последовательно включенные блок

33 алгебраических сумматоров, состоящий из первого — третьего алгебраических сумматоров 34 — 36 и формирователя 37 параболического напряжения. Первый вход последнего через четвертый резистор 38 соединен с выходом формирователя 37, второй вход через первый интегратор 39 со сбросом и пятый резистор 40 соединен с выходом формирователя 37, третий вход через второй и третий интеграторы 41 и 42 со сбросом и шестой резистор 43 соединен с выходом формирователя 37, Распределитель 18 импульсов содержит двоичный счетчик 44, счетный вход которого соединен с четвертым входом распределителя 18, вход установки которого через первый 45 и второй 46 инверторы соединен с входом установки двоичного счетчика 44, выходы которого образуют вторую группу выходов распределителя 18. Выход первого инвертора 45 соединен с входом установки первого D-триггера 47 и через третий инвертор49 — с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ..ИЛИ 55, выход которого соединен с первыми входами первого элемента И вЂ” НЕ 52 непосредственно, а второго элемента И вЂ” НЕ 51 — через четвертый инвертор 50. Вторые входы элементов И-НЕ 51 и 52 соединены с третьим входом распределителя 18 и входом установки второго D-триггера 48,, вход синхронизации которого соединен с вторым входом распределителя 18 и через пятый инвертор 53 — с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 54, Вторые входы первого 55 и второго 54 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответственно соединены с инверсными выходами первого

47 и второго 48 О-триггеров.

Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона телевизи1723672 онного сигнала работает следуюшим образом.

Входной сигнал поступает на неиывертирующий вход алгебраического суммг тора

1, на второй вход которого поступает ком- 5 пенсирующий сигнал с выхода генератора

17, равный низкочастотный составляющей неравномерности фона телевизионного сигнала и аппроксимированный полиномом . второй степени. При этом линейная со- 10 ставляющая неравномерности фона для телекамер, работающих с наклоном оптической оси к горизонту, определяется наличием атмосферной дымки, а параболическая компонента обуславливается центральной 15 симметрией конструкции оптической системы и телевизионного датчика. Для независимого нахождения коэффициентов разложения полинома, описывающего параболическую составляющую неравномер- 20 ности, необходимо разбивать активную зону телевизионного кадра не менее чем на девять зон, в которых происходит усреднение телевизионного сигнала (фиг. 6).

B каждой зоне происходит низкочастот- 25 ная фильтрация телевизионного изображения низкочастотным фильтром с постоянной времени не менее 10 — 100 мс в зависимости от быстродействия устройства. Так, при постоянной времени 50 мс бы- 30 стродействие устройства составляет 100—

120 мс

На.фиг. 6 показано как разбита актив- . ная зона телевизионного кадра на зоны усреднения. Так, при начале первой строки 35 нового кадра первым открывается первый, канал аналогового коммутатора 4 и сигнал с выхода устройства. усиленный в N раэ.в алгебраическом сумматоре-усилителе 2, через резистор 3, коммутатор 4 поступает 40 на первый блок 5 усреднения, представляющий из себя конденсатор с повторителем на операционном усилителе. Треть строки конденсатора первого блока 5 заряжается, затем первый канал коммутатора 4 закры- 45 вается, первый блок 5 переходит в режим хранения накопленного напряжения и начинает заряжаться конденсатор четвертого блока 8; затем — седьмого блока 11, после чего последующие 89 — 90 строк для стан- 50 дартного телевизионного разложения 625 строк на 50 полукадров с 288 полными активными строками. Процесс повторяется и заканчивается тем, что в первом 5, четвертом 8 и седьмом 11 блоках усреднения хра- 55 нится информация о усредненном напряжении фона UA1, 0д2, 0дз в первых трех зонах. Координаты точек, которым приписываются значения напряжения фона, будут 0д1(т1к, т1с) 0дг(т1к. т1с)

0дз(т1к Tzc). После чего, аналогично работая, коммутатор 4 усреднит напряжения в оставшихся шести зонах и в блоках 5-12 усреднения будет храниться напряжение о девяти значениях напряжения фона телевизионного изображения. Естественно, установившийся процесс будет после последовательного усреднения нескольких полукадров телевизионного изображения.

Одновременно с усреднением сигнала три формирователя 14 — 16 управляющего напряжения формируют три параболических напряжения, являющихся сечениями неравномерности фона телевизионного сигнала и проходящие через точки UA1, U81 и Uc1. UA2

082 и Uc2, Одз, 08з и 0сз (фиг. 7). Поскольку через три точки можно провести только одну кривую второго порядка, вписывающуюся выражением

1(тц = а + ЬЬ + Ст, (1) где tk — координата в направлении кадрового разложения, нормированная по величине длительности кадра активной части.

Тогда из системы линейных уравнений

0д = а + bt1k + ct1k

U8 = а+ bt2 + ct2k2

Uc = а+ Ьтз + сто (2) можно найти коэффициенты разложения а, Ь и с выражения (1) как

1 = 1,8750д1 — 1,250щ + 0,375Ucl = 9UBt — 6UAI — 30cl

С = 4,50с — 908 + 4,50а (3) где l 1,2,3;

0дь 0вь Uci — напряжения, усредненные в одном из трех кадровых сечений.

Напряжение по выражению (3} формируется в блоке 20 сумматоров формирователей 14 — 16. ПоСле чего напряжение а1, равное постоянной составляющей, проходит через второй резистор 25, первый ОУ

27, третий резистор 28, третий ОУ 32 на выход формирователя управляющего напряжения. Напряжение bi, равное коэффициенту при первой степени полинома, также суммируется в третьем ОУ .32, но предварительно проходит через умножающий аналого-цифровой преобразователь

26, где его коэффициент передачи зависит от номера активной строки, подаваемой на управляющий вход так, что у первой строки коэффициент передачи минимален, а у последней (288) максимален. Напряжение С поступает на выход формирователя 14 управляющего напряжения через последова1723672 тельно соединенные два аналого-цифровых преобразователя та, что, в зависимости от номера строки, на выходе третьего ОУ

32 формируется квадратичная составляющая напряжения компенсации, а сумма всех трех составляющих дает компенсирующее напряжение, описывающее выражением (1), Напряжения, описывающие . три сечения в кадровом направлении напряжения неравномерности фона, подаются на генератор 17 компенсирующего сигнала, где из них аналогично формирователям 14 — 16 формируется напряжение, проходящее в каждой строке через три значения управляющих напряжений, Благодаря этому формируется полный компенсирующий сигнал.

При этом генератор 17 может быть выполнен аналогично формирователям 14 — 16 с быстродействующими ЦАП и с фильтром нижних частот, подавляющим шумы коммутации ЦАП в строчном направлении, в котором необходимо использовать не менее 400 отсчетов. Следовательно, на управляющий вход формирователя 14 необходимо подать

9-разрядный двоична-взвешенный сигнал с частотой 8 МГц, Несколько проще вариант (фиг. 3), где формирователь параболического напряжения построен на интеграторах со сбросом гасящим импульсом в каждой строке, четвертый 38, пятый 40 и шестой 43 резисторы, по существу являются суммирующими резисторами алгебраического сумматора 1, коэффициенты передачи по обоим входам которого равны 1. Для исключения постоянной составляющей на выходе алгебраического сумматора-усилителя 2 на его девять вычитающих входов подаются напряжения с выходов блоков 5 — 13 усреднения, что позволяет увеличить динамический диапазон входного сигнала. Коэффициент передачи по этим входам равен коэффициенту усиления усилителя-сумматора 2. При коэффициенте усиления N = 20 устройство ослабляет, как любое устройство с ООС, величину неравномерности и фона телевизионного сигнала также в 20-раз.

Синхрогенератор 19 формирует на четвертом выходе гасящие импульсы кадров

ГИП (фиг.. 7, а), на пятом выходе — гасящие импульсы строк ГИС (фиг. 7, з), на третьем выходе — смесь гасящих импульсов СГИ-ГИП+ ГИС, на первом выходе — кадровый импульс КИ (фиг. 7, r), на втором выходе— строчный импульс СИ (фиг. 7, д); КИ и СИ расположены соответственно в центре активной части кадра и строки длительностью в одну их треть(фиг. 7, г и д), В качестве синхрогенератора 19 можно использовать любой синхрогенератор, вырабатывающий гасящие и смесь гасящих импульсов и имеющий выход тактовой час5 тоты для построения, выполненный на счетчиках импульсов КИ и СИ, например, синхрогенератор на микросхеме,1124 АП2, имеющий тактовую частоту 21 и 7 М Гц. Тогда используется делитель на 350 стробиру10 емой СГИ и делитель на 3, выход 0 О и будет импульсом СИ, для импульса КИ не-. обходим еще один делитель на 288, стробируемый ГИП. Можно также использовать синхрогенератор 5Э-26-90, разработанный

15 на предприятии-заявителе, в котором все импульсы защиты в ПЗУ, а выборка осуществляется по адресам, задаваемым двумя счетчиками; счетчиком тактов по строкам и счетчиком строк.

20 Распределитель 18 импульсов вырабатывает необходимые сигналы для работы цифроаналоговых преобразователей. Это двоичный счетчик 44, считающий количество строк, поступающих после очередного

25 гасящего кадрового импульса, его выходы— это вторая группа выходов, причем старший разряд счетчика 44 подключается к старшему разряду ЦАП, а также два D-триггера и логическая схема на инверторах, элемен30 тах И-НЕ и элементах. ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ для обеспечения сигналов на первой группе выходов, подключенных к коммутатору на микросхемах 590 КН6 (фиг. 5), где показано как первая группа выводов под35 ключена к управляющим входам микросхем (т.е. каналов коммутатора девять, а в

590 КН6 только шесть, то используют два корпуса микросхем 590 КН6), Эпюры напряжений первой группы выходов распре40 делителя 18 показаны соответственно на фиг. 7, ж, е, б, в. и. При этом импульсы (фиг.

7, в) прорезаны смесью гасящих импульсов, что выполняется в элементах И-НЕ

51 и 52, первый и второй триггеры 47 и 48

45 формируют импульсы (фиг,. 7, б, ж), ко- торые с инверсных выходов триггеров на элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55 и 54 дают импульсы для стробирования смесью ГИП + ГИС (фиг. 7, к) и импульсы

50 фиг. 7, е.

Резисторы 25 и 28 должны быть равны сопротивлению матрицы R = 2R ЦАП 26 и 31 соответственно.

Можно использовать и другие стандар55 ты разложения телевизионного сигнала, изменив число деления счетчика 44 и коэффициенты суммирования сумматоров в блоках 33 и 20 сумматоров.

Предлагаемое устройство имеет высо кую точность, быстродействие и более ши1723672

10 рокий динамический диапазон входных сигналов.

Испытание опытного образца предпагаемого устройства показало, что подавление неравномерности фона с соотношением пилообразной составляющей и параболической(70 и 307;) осуществляется не менее чем в 20 раз при высоком быстродействии и величине неравномерности, достигающей 10 В при информационной составляющей 1 В.

10

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона те- 15 левизионного сигнала, содержащее алгебраический сумматор, суммирующий вход которого является входом устройства для автоматической компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала, 20 вычитающий вход соединен с выходом генератора компенсирующего сигнала, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей управляющего напря- 25 жения, а выход алгебраического сумматора является выходом устройства для автоматической компенсации неравномерности фона телевизионного сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 30 точности компенсации неравномерности фона тзлевизионного сигнала и повышения быстродействия, в него введены третий формирователь управляющего напряжения, выход которого соединен с третьим входом 35 генератора компенсирующего сигнала, ал-. гебраический сумматор-усилитель, суммирующий вход которого соединен с выходом алгебраического сумматора, первый резистор, аналоговый коммута- 40 тор, девять блоков усреднения, распределитель импульсов, первая и вторая группы выходов которого соединены соответственно с управляющими входами аналогового коммутатора и управляющи- 45 ми входами первого, второго и третьего формирователей управляющего напряжения и синхрогенератора, четыре выхода которого соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами распредели- 50 теля импульсов, а пятый выход соединен с пятым входом распределителя импульсов . и входом установки генератора компенсирующего сигнала, выход алгебраического сумматора-усилителя через первый рези- 55 стор соединен с сигнальным входом ана-, логового коммутатора, первый, второй и третий выходы которого соединены через соответствующие блоки усреднения с тремя входами первого формирователя управляющего напряжения и первым, вторым, третьим вычитающими входами аналогового сумматора-усилителя, четвертый, пятый и шестой вычитающие входы аналогового сумматора-усилителя соединены с тремя входами второго формирователя управляющего напряжения и через четвертый, пятый и шестой блоки усреднения с соответствующими выходами аналогового коммутатора, седьмой, восьмой и девятый выходы которого соединены через соответствующие блоки усреднения с тремя входами третьего формирователя управляющего напряжения и седьмым, восьмым и девятым входами ана: логового сумматора-усилителя.

2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что каждый из формирователей управляющего напряжения выполнен в виде блока сумматоров, три входа которого являются входами формирователя управляющего напряжения, выход которого является выходом формирователя управляющего напряжения, при этом блок сумматоров содержит три алгебраических сумматора, а формирователь параболического напряжения содержит три аналого-цифровых преобразователя {АЦП), три операционных усилителя, второй и третий резисторы, причем первый вход блока сумматоров соединен с первыми суммирующими входами первого и третьего алгебраических сумматоров и первым вычитающим входом второго алгебраического сумматора, второй вычитающий вход которого соединен с вторыми суммирующими входами первого и третьего алгебраических сумматоров и третьим входом блока сумматоров, второй вход которого соединен с суммирующим входом второго алгебраического сумматора и вычитающими входами первого и третьего алгебраических сумматоров, выходы трех алгебраических сумматоров являются выходами блока сумматоров и соединены стремя входами формирователя па раболического напряжения, первый вход которого через второй резистор соединен с первым выходом первого

АЦП и первым входом первого операционного усилителя (ОУ), второй вход которого соединен с общей шиной, второй вход формирователя параболического напряжения соединен с сигнальным входом первого

АЦП, второй выход которого соединен с выходом первого ОУ, выход которого через третий резистор соединен с первым выходом третьего АЦП и первым входом третьего ОУ, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход является выходом формирователя параболического напряжения, третий вход которого является

1723672

12 сигнальным входом второго АЦП, цифровой вход которого соединен с цифровыми входами первого и третьего АЦП и управляющим входом формирователя параболического напряжения, первый выход второго АЦП через второй ОУ соединен с вторым выходом второго АЦП и первым входом третьего АЦП, вход второго ОУ . соединен с общей шиной.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что генератор компенсирующего сигнала выполнен в виде блока сумматоров, три входа которого являются тремя входами генератора компенсирующего сигнала, и формирователя параболического напряжения, три входа которого соединены с тремя выходами блока сумматоров, а выход является выходом генератора компенсирующего напряжения, при этом блок сумматоров содержит три алгебраических сумматора, выходы которых являются выходами блока сумматоров, первый вход которого является первыми суммирующ.":ми входами первого и третьего аналоговых сумматоров и первым вычитающим sxoдом второго аналогового сумматора, второй вычитающий вход которого соединен с вторыми суммирующими входами первого и третьего аналоговых сумматоров и является третьим входом блока сумматоров, второй вход которого является суммирующим входом второго аналогового сумматора и соединен с вычитающими входами первого и третьего аналоговых сумматоров, а формирователь параболического напряжения содержит четвертый, пятый и шестой резисторы, и три интегратора с сбросом, при этом первый вход формирователя параболического напряжения соединен через четвертый резистор с выходом формирователя параболического напряжения, второй вход которого через последовательно соединенные первый интегратор и пятый резистор соединен с выходом формирователя параболического напряжения, третий вход которого через последовательно соединенные второй и третий интеграторы и шестой резистор соединен с выходом фор5 мирователя параболического напряжения, управляющий вход которого соединен с входами сброса трех интеграторов.

4.Устройство пои. 1,отл ич а ю щеес я тем, что распределитель импульсов со10 держит двоичный счетчик, вход синхронизации которого является четвертым входом распределителя импульсов, вторая группа выходов которого является выходами двоичного счетчика, вход установки распреде15 лителя импульсов соединен с входом установки двоичного счетчика, через последовательно соединенные первый и второй инверторы, выход первого инвертора соединен с входом обнуления первого О20 триггера и через третий инвертор — с первым - входом первого элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого D-триггера, а выход соединен с

25 первым входом первого элемента И вЂ” НЕ и через четвертый инвертор — с первым входом второго элемента И вЂ” HE, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, входом обнуления второ30 ro 0-триггера и является третьим входом распределителя импульсов, первый вход которого является счетным входом первого О-триггера, второй вход распределителя импульсов является счетным входом

35 второго О-триггера и через пятый инвертор соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго D-триггера, прямой выход кото40 рого, прямой выход первого О-триггера, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и выходы двух элементов И-НЕ являются первой группой выходов распределителя импульсов.

1723672

1723672

1723672

1723672

Фиг.б

1723672 .Аж

Составитель. Ю. Чернышов

Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор.Э. Лончакова

Заказ 1070 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101