Гамма-корректор

 

Изобретение относится к устройствам нелинейной обработки сигнала и может быть использовано в телевизионной технике для гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики для функционального преобразования сигналов. Цель изобретения - повышение точности гаммапередаточной характеристики. N блоков умножения 1.1....1. N совместно с первым 2 и вторым 5 сумматорами и с блоком 3 управления формируют гаситель и знаменатель аппроксимирующего полинома, значение которого выделяется на выходе блока 4 деления . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 04 N 5/202

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825213/09 (22) 14.05.90 (46) 23.11.92. Бюл. 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения (72) М.M.Ëåîíîâ и С.П.Уханов (56) Патент США М 4686562, кл. Н 04 N

5/202, 1988. (54) ГАММА-КОРРЕКТОР (57) Изобретение относится к устройствам нелинейной обработки сигнала и может

5U, 1777249 А1 быть использовано в телевизионной технике для гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики для функционального преобразования сигналов. Цель изобретения — повышение точности гаммапередаточной характеристики. N блоков умножения 1 1....1. N совместно с первым 2 и вторым 5 сумматорами и с блоком 3 управления формируют гаситель и знаменатель

- аппроксимирующего полиномэ, значение которого выделяется на выходе блока 4 деления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1777249

15

35

Изобретение относится к устройствам нелинейной обработки сигнала и может быть использовано в телевизионной технике для гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики для функционального преобразования сигналов, Известно устройство гамма-корректора (заявка ЕПВ N0.086.958), содержащее устройство гамма-коррекции и устройство суммирования, Также известно устройство телевизионного гамма-корректора ЕПВ N

0.087.181), которое содержит шесть резисторов, дифференциальный усилитель, цепь обратной связи с нелинейной характеристикой. Общими недостатками этих устройств является малая точность и температурная нестабильность передаточной характеристики, а для первого устройства и сложность технической реализации устройства гаммакоррекции. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гамма-корректор (1), содержащий первую и вторую схему смешения. схему гамма-коррекции с фиксированной степенью схему изменения степени гамма-коррекции, схему фиксации, устройство выборки-хранения, операционный усилитель, процессор, блок памяти, дисплей и ЦАП.

Но данное устройство обладает следующими недостатками: для поддержания точностных качеств устройства требуется введение в видеосигнал дополнительных элементов, как то опознавательных импульсов на гасящих интервалах для поддержания стабильности гаммы и дополнительного пьедестала, величина которого изменяется

s зависимости от показателя степени гаммы. Это позволяет улучшить характеристики в сравнении с подобными аналоговыми устройствами формирования у-передаточной характеристики, Но тем не менее, в данном устройстве остаются 3 источника нестабильности; устройство изменения степени гамма-коррекции, устройство стабилизации уровня подставки, устройство отслеживания уровня вспомогательного импульса. Последние два устройства вследствие неидеальности и разброса параметров используемых в них операционных усилителей и температурного дрейфа имеют нестабильность до 2%. В устройстве изменения степени гамма-коррекции происходит накопление ошибок нестабильности от температурного дрейфа элементов, от неточности стабилизации уровня подставки и неточности отслеживания уровня вспомогательного импульса. В результате суммирования всех погрешностей общая ошибка может достигать 3% (в середине диапазона). К краям диапазона регулировки ошибка возрастает еще в 2 раза. С учетом того, что неидеальность каналов RGB трехтрубочной камеры наиболее сильно ощущается в области темных участков иэображения (Кус за счет гамма-коррекции до 6 раз), точности гамма-коррекции данной схемы недостаточно для высококачественной цветной передающей камеры, в особенности камеры

ТВВЧ (телевидение высокой четкости).

Целью настоящего изобретения является повышение точности. формирования гамма-передаточной характеристики.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее как и прототип перемножитель и блок управления, введены N-1 блоки умножения, первый и второй сумматоры и блок деления, первый и второй входы первого блока умножения, а также первые входы N-1 блоков умножения и первого и второго сумматоров соединены между собой и являются входом устройства, N-1 блоков умножения соединены последовательно, а их выходы соединены с соответствующими входами сумматора. управляющие входы сумматора соединены с выходами блока управления, выходы первого и второго сумматоров соединены с соответствующими входами блока деления, выход которого является выходом устройства, Совокупность указанных признаков, характеризующих предлагаемое решение не присуща ни одному из известных технических решений и является новой.

Введение N-1 блоков умножения, сумматоров и блока деления со связями между собой и другими блоками устройства, как описано выше, позволило повысить точность формирования и температурную стабильность гамма передаточной характеристики за счет формирования ее полиномиальным способом..

Введение N-1 блоков умножения позволяет получить степенную функцию от входного сигнала с пиковой ошибкой не более

0,7 — 1 (Тимонтеев В.Н. и др. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре, М.; Радио и связь, 1982, с.

39 — 72), Сумматор позволяет обеспечить точность суммирования 0,25% с неидентичностью между каналами до 0,1%. Если проводить дополнительную сортировку резисторов, задающих коэффициент суммирования, то можно повысить точность суммирования до 0.1%. Суммарная же точность предлагаемого устройства с учетом погрешностей не хуже 0,5-1% во всем диапазоне изменения гамма-характеристики.

Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое ре вение обладает

1777249 существенными отличиями по отношению к известному решению.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — блок управления; на фиг, 3 — сумматор.

Гамма-корректор (фиг. 1) ссдержит N блоков умножения 1.1 -1.N, первый 2 и второй 5 сумматоры, блок 3 управления, блок 4 деления. При этом первый и второй входы первого блока умножения 1.1, а также первые входы блоков умножения 1.2-1.N и сумматоров 2, 5 соединены лежду собой и являются входом устройства, N — 1 блоков умножения 1.2 — 1.N соединены последовательно, а их выходы соединены с соответствующими входами сумматоров 2, 5, управляющие входы сумматоров 2 и 5 объединены между собой и соединены с выходами блока 3 управления, выходы сумматоров

2 и 5 соединены с соответствующими входами блока 4 деления, выход которого является выходом устройства. Блоки умножения

1.1 — 1.N представляют собой четырехквадратный аналоговый перемножитель.

Блок управления 3 (фиг. 2) содержит 2N резисторов 5,1 — 5.2N, элемент постоянной памяти 6, дешифратор 7, формирователь адреса 8. счетчик 9, задатчик гамма-характеристики 10 и генератор 11, причем выход элемента постоянной памяти 6 подключен к входам данных 2N регистров 5.1 — 52N, вход записи К-го регистра (где К = 1, 2,... 2N) подключен к соответствующему выходу дешифратора 7, адресный вход которого и адресный вход элемента постоянной памяти 6 подключены к выходам формирователя адреса 8 и счетчика 9, тактовый выход которого соединен с выходом генератора 11, управляющий вход которого соединен с управляющим входом формирователя адреса

8 и является входом блока 3 управления, выход задатчика гамма характеристики 12 подключен к информационному входу формирователя адреса 8, управляющий выход которого соединен с выходом сброса счетчика 9.

Формирователь адреса гаммы может быть выполнен в виде АЦП.

Задатчик значения гаммы выполнен в виде потенциометра, задающего напряжения на аналоговом входе формирователя адреса гаммы.

Сумматор 2,5 (фиг. 3) содержит N коммутаторов 12.1 — 12.N, аналоговые входы которых являются входами блока 2(5), входы управления являются входами управления блока 2(5), а аналоговые выходы коммутаторов 12.1 — 12.N через К резисторов R соединены с инвертирующим входом операционного усилителя 12.N + 1. Между

55 инвертирующим входом усилителя 2.N+ 1 и его выходом включены резисторы Йобр, в неинвертирующий вход усилителя соединен с землей через резистор Roe<. Выход усилителя 12N+ 1 является выходом блока.

В основу работы устройства положен следующий принцип. Нелинейную кривую, каковой является показательная функция, можно аппроксимировать в общем случае

ll01IHHOMOM Вида — a1U + a2 0 +... +an U"

b> 0 + Ь 0 +... + Ьл Un на KoTQpbtA накладываются граничные усло-. вия вида X, U е (0,1) при U = 0 X = О, при 0 =

=1 X = 1. Для реализации данного устройства, вначале необходимо рассчитать коэффициенты ал и bn для аппроксимации функции

X =- U с различным показателем y . .При работе устройства эти коэффициенты хранятся в элементе памяти 6.

Степень полинома выбирается, исходя из требуемой точности аппроксимации показательной функции.

Работает устройство следующим образом.

На вход поступает видеосигнал U, иэ которого на перемножителях1.1 — 1.N формируются сигналы U, U,...U Сформированные сигналы поступают на соответствующие входы сумматоров 2,5 (фиг, 3), в которых с помощью коммутаторов

12.1 — 12.N и g ñèëèòåëÿ 12M+ 1 формируются сигналы а10+ azU + ... + anUn; Ь10+ bz

0 +...+ЬлU". С помощью коммутаторов 12.1

-12.N блока 2 задаются коэффициенты а1ап, а с помощью коммутаторов 12.1 — 12.N бЛОКа 5 ЗадаатСя КОЭффИцИЕНтЫ bl-bn. 3aдание коэффициентов осуществляется путем коммутации резисторов R.

Сформированные в сумматорах 2 и 5 сигналы а10 + azU +...+ anU и Ь10 + b2

U +...+ bn0 поступа1от на входы блока деления, в котором осуществляется операция а U +ар 0 +... + ап 0п

Ь10+Ь20 +... +bn U

Рассмотрим рабату блока 3 управления.

Для этого надо пояснить способ размещения данных о коэффициентах an u bn в элементе постоянной памяти 6. Пусть элемент

6 имеет К адресов. Тогда L старших адресов, определяемых из выражения С 2, где С вЂ” количество стопов (фиксированных значений) гаммы (при значениях гаммы 0,3; 0,35;

0,4; 0,45; 0,5 L -3) будут определять области элемента постоянной памяти 6, в которых хранится информация о коэффициентах ал и

Ьл. Оставшиеся M " К-L младших адресов, определяемых иэ выражения 2М 2 и

1777249 используются для выборки из области памяти, определенный L старшими адресами, информации о коэффициентах ап, Ьп. Исходя из предложенной схемы размещения данных в элементе памяти 6, L старших адресов будет поступать с выхода формирователя адреса 8, а M младших адресов будет поступать с выхода счетчика 9. Дешифратор 7 подключен к М младшим адресам шины адреса.

При поступлении на вход блока 3 управления строчного гасящего импульса СГИ происходит разрешение работы формирователя адреса 8 и генератора 11. После преобразования напряжения, получаемого от задатчика гамма-характеристики 10 значения гаммы в цифровой код формирователь

8 выдает сигнал, разрешающий работусчетчика 9 (снимает сигнал сброса). Счетчик 9 подсчитывает входные импульсы, поступающие от генератора 11 и выставляет на своих выходах код, соответствующий числу подсчитанных импульсов. Выходные сигналы формирователя 8 поступают по шине адреса на L старших адресов элемента постоянной памяти 6, а выходные сигналы счетчика 9 поступают на М младших адресов элемента 6 и на вход дешифратора 7. В зависимости от кодовой комбинации на входе активизируется тот или иной выход дешифратора 7, соединенный входом разрешения записи, соответствующего регистра 5.1 — 5.2N, в который производится запись кодов, извлеченных из элемента памяти 6 по данному адресу. Процесс переписи информации из элемента памяти 6 в регистры 5 1-5.2N продолжается в течение строчного гасящего импульса, подготавливая устройство к работе на активной части строки, Тактовая частота генератора 11 выбирается исходя из количества регистров

5,1 — 5.2N таким образом, чтобы за время гасящего импульса информация была записана во все регистры. Из регистров информация поступает на входы управления коммутаторов 12.1 — 12.N блоков 2 и 5 таким образам, что с выхода регистра 5.1 на 12.1 с регистра 5.2 — на коммутатор 12.2 и т.д. В результате этого, коммутаторы подключают те из резисторов R, которые будут создавать требуемый коэффициент передачи а (Ь ).

Таким образом, к началу активной части строки устройство полностью готово к преобразованию видеосигнала. Соответственно заданному значению гаммы задатчиком

10 выбраны из элемента памяти 6 и записаны в регистры 5.1 — 5.2N коды, определяющие коэффициенты ап. Ьо ключи 12.1 — 12.N блоков 2 и 5 скоммутированы таким образом, чтобы усилители 12.N + 1 этих блоков

55 имели коэффициенты передачи соответственно выражениям 81U + 82U +...+ 8nu" и

Ь10 + bzuz +...+ ЬвU". В блоке 4 деления будет получено отношение этих полиномов

a1 U + az U2 +,. + а, U" ь1о+ьгu2 +...+ь u"

Таким образом, на выходе устройства будет сформирован гамма-корректированный сигнал.

Предлагаемое устройство гамма-корректора позволяет повысить точность и температурную стабильность. нелинейной обработки видеосигнала. В настоящее время для нелинейного преобразования сигнала в телевизионной системе КД-1 используется блок КД-5 гамма-корректора. имеющий точность преобразования видеосигнала не хуже 3, а с учетом температурного дрейфа элементов разброс характеристик преобразования видеосигнала между каналами R и 6. R и В может достигать 7-8 . Предлагаемое устройство позволяет повысить точность преобразования до 0 5, а разброс параметров между каналами до 1-1,5 за счет формирования гамма-характеристики полиномиальным способом.

Формула изобретения

1. Гамма-корректор, содержащий блок умножения и блок управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности формирования гамма-передаточной характеристики введены N-1 блоки умножения, где N — степень лолинома, аппроксимирующего гамма-передаточную характеристику, первый и второй сумматоры и блок деления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, а выход является выходом гамма-корректора, информационный вход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров; к второму входу первого блока умножения и к первым входам N блоков умножения, включенных последовательно, выход k-ro (где k 1,2...N) блока умножения подключен к (k+ 1)му входу первого и второго сумматоров, выход блока управления соединен с (k

+2)м входом первого и второго сумматоров, причем вход блока управления является входом синхронизации гамма-корректора.

2. Гамма-корректор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок управления содержит

2N регистров, элемент постоянной памяти, дешифратор. формирователь адреса, счетчик. задатчик гамма-характеристики и генератор, причем выход элемента постоянной памяти подключен к входам данных 2N регистров, вход записи k-го регистра (где k =

1777249

Составитель М.Леонов

Техред М.Моргентал Корректор H.Êåøîëÿ

Редактор Т.Куркова

Заказ 4128 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

1,2...2N) подключен к соответствующему выходу дешифратора, адресный вход которого и адресный вход элемента постоянной памяти подключены к выходам формирователя адреса и счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом генератора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом формирователя адреса и является входом блока управления, выход задатчика гамма-характеристики подключен к информационному входу формирова5 теля адреса, управляющий выход которого соединен с выходом сброса счетчика.