Способ передачи цветовых сигналов

 

Изобретение относится к области телевидения. Цель изобретения - повышение качества воспроизводимого телевизионного изображения за счет повышения четкости цветных деталей при передаче цветовых сигналов по каналам связи. Цель достигается тем, что в способе, при котором формируют первичные цветовые сигналы в телевизионной камере, кодируют их в три сигнала передачи, при кодировании образуют сигнал модуля цвета из первичных цветовых сигналов согласно преобразованию , а первый и второй сигналы цветности получают из сигналов модуля цвета и первичных цветовых сигналов согласно следующим преобразованиям: , передают по широкополосному каналу связи сигнал модуля цвета и по узкополосным каналам сигналы цветности и восстанавливают первичные цветовые сигналы при декодировании согласно следующим преобразованиям: . Если модуль цвета остается постоянным, а изменяются только сигналы цветности, то это изменение происходит в более узкой полосе частот. Поскольку при этом изменяется только цветность сигналов, а зрительная система человека изменения цветности мелких деталей различает гораздо хуже, то потеря четкости при передаче сигналов цветности по узкополосным каналам будет существенно меньшей. 1 ил.

Изобретение относится к области телевидения.

Известен способ передачи цветовых сигналов в цветных телевизионных системах, заключающийся в том, что цветоделенные изображения преобразуются в три цветоделенных сигнала Е'_R , E'_G , E'_B или Е_Х, Е_У, Е_Z, из которых матрицированием получают три цветовых сигнала передачи: сигнал яркости Е'_У и два цветоразностных сигнала Е'_R -У и Е'_В -У или сигналы Е_L, Е_а, Е_в. В вещательных системах СЕКАМ и ПАЛ сигнал Е'_Упередается в широкой полосе частот ( Δf=5,0-6,0 МГц), а цветоразностные сигналы - в более узкой полосе частот Δf=1,5 МГц [1].

Сигнал яркости передается по каналу связи и несет информацию о яркости в широкой полосе частот. Цветоразностные сигналы ограничиваются по частоте, модулируют по амплитуде, частоте или фазе цветовую поднесущую и передаются в спектре яркостного сигнала методом частотного или временного уплотнения (совместимый метод передачи).

В приемных устройствах сигналы Е'_У , Е'_R-У и Е'_В-У подвергаются обратному матрицированию и восстанавливаются сигналы Е'_R, E'_G и Е'_В , которые подаются на кинескоп для воспроизведения изображений.

Недостатком известного способа передачи цветовых сигналов является передача цветного изображения с пониженной четкостью.

Наиболее близким к изобретению является способ передачи цветовых сигналов, при котором основные цвета камеры, выбранные соответствующими колориметрической системе Х, У, Z, преобразуются матрицей в стандартные величины , , , при которых типовое значение уровня белого имеет координаты стандартной точки Д65 на цветовом графике. Затем эти сигналы подвергаются нелинейному преобразованию по закону кубичного корня в блоках Θ , на выходе которых получаются сигналы , L^*, . Эти сигналы подаются на матрицу , которая преобразует их в сигналы L^*ab, соответствующие цветовому равноконтрастному пространству L^*AB, затем устройствами TP₁ и TP₂ они преобразуются в сигналы равноконтрастного пространства, а после передачи по каналу связи они декодируются.

Матрица М^-1 выполняет операцию, обратную по отношению к операции, производимой матрицей , и преобразует сигналы L^*АВ в сигналы , L^*, . Далее они подвергают нелинейному преобразованию с законом изменения третьей степени. Полученные сигналы , , подвергаются матрицированию для получения сигналов R' , G' , B' (матрица WM), согласованных с основными цветами телевизионного приемника [2].

Недостатком известного технического решения является воспроизведение только черно-белых изображений с полной четкостью, соответствующей принятым параметрам разложения при передаче яркостного сигнала в широкой полосе частот, а цветоразностных сигналов в более узкой полосе частот. Цветные изображения передаются с пониженной четкостью, причем четкость падает тем больше, чем более насыщены цвета участков изображения. Вследствие наличия нелинейных преобразований сигналов при цветовом кодировании принцип постоянной яркости не соблюдается. Вследствие этого часть сигнала яркости передается по каналу цветности, и реальные частные характеристики будут иметь еще больший спад частотной характеристики в области высоких частот. Разрешение в насыщенных цветах уменьшается при этом в среднем в 3 раза.

Цель изобретения - повышение качества воспроизводимого телевизионного изображения за счет повышения четкости цветных деталей при передаче цветовых сигналов по каналам связи.

Это достигается тем, что при способе передачи цветовых сигналов, при котором формируют первичные цветовые сигналы в телевизионной камере, кодируют их в три сигнала передачи, один из которых передают по широкополосному, а два других по узкополосным каналам связи, принимают их на приемной стороне и декодируют, при кодировании образуют сигнал модуля цвета E_Σ'(t) из первичных цветовых сигналов Е'_R(t), E'_G(t), E'_B(t) согласно преобразованию E(t) = а первый и второй сигналы цветности Θ₁'(t) и Θ₂'(t) получают из сигналов модуля цвета и первичных цветовых сигналов согласно следующим преобразованиям Θ₁'(t)= E'_R(t)/E_Σ'(t) и Θ₂'(t)= E'_B(t)/E_Σ'(t), передают по широкополосному каналу связи сигнал модуля цвета и по узкополосным каналам сигналы цветности и восстанавливают первичные цветовые сигналы при декодировании, согласно следующим преобразованиям: t = E(t)(t),E(t) = Широкополосные цветоделенные сигналы E_R^*(t), E_G^*(t), E_В^*(t) телевизионной камеры после цветокорректирующей матрицы подвергаются нелинейному преобразованию и из полученных сигналов формируют сигнал модуля цвета, несущий информацию (при представлении цвета в векторном цветовом пространстве) о суммарном векторе трех сигналов, и первые и вторые сигналы цветности, несущие информацию об углах между вектором цвета и векторами сигналов его составляющих.

Сигнал модуля цвета передают по широкополосному, а сигналы цветности - по узкополосным каналам связи. На выходе канала связи из переданных сигналов модуля цвета и сигналов цветности восстанавливают нелинейно скорректированные первичные цветовые сигналы.

Сигнал модуля цвета равен модулю векторной суммы сигналов /(t) = /E(t)+E(t)+E_B(t)/ , который в прямоугольной системе координат может быть определен по формуле /(t)/ = = Сигналы цветности могут быть определены по формулам: (t) = (2) (t) = (3)
По каналу связи передаются сигнал модуля цвета () в широкой полосе частот и два сигнала цветности в более узкой полосе частот.

На приемной стороне производится декодирование сигналов в векторном декодере, который осуществляет следующее преобразование сигналов:
E'_R(t)=E_Σ'˙Θ₁'(t) (4)
E'_B=E_Σ˙Θ₂'(t) (5)
Для всех моноцветных изображений, а также моноцветных участков изображений, из которых состоят реальные изображения, изменяется сигнал модуля цвета, а сигналы Θ₁(t), Θ₂(t) остаются постоянными. Поскольку сигнал E_Σ'передается в широкой полосе частот, а сигналы Θ₁(t), Θ₂(t) постоянны, сигналы Е'_R(t), E'_B(t) и E'_G(t), полученные по выражениям (4-5), будут также изменяться в широкой полосе частот. Четкость и резкость моноцветных изображений или моноцветных участков изображений при этом возрастет. Для насыщенных цветов (например, при освещении объектов когерентным светом) четкость для принятого в вещательном телевидении соотношения полос 4:1 увеличивается до 4 раз. Если модуль цвета E_Σ'остается постоянным, а изменяются только сигналы цветности, то это изменение происходит в более узкой полосе частот. Поскольку при этом изменяется только цветность сигналов, а зрительная система человека изменения цветности мелких деталей различает гораздо хуже, то потеря четкости при передаче сигналов цветности по узкополосным каналам будет существенно меньшей. Такие изменения характерны для искусственных сюжетов, ковров, тканей и т.д. Эти сюжеты не содержат памятных цветов, поэтому зритель искажения цветности мелких деталей не отмечает.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит корректирующую матрицу 1, на вход которой поданы сигналы первичных цветов камеры Е_R*(t), E_G*(t), E_B*(t), а выходы матрицы соединены с тремя нелинейными функциональными преобразователями 2-4, выходы которых через три квадратора 5-7 сигналов подключены к входам сумматора 8, выход которого через функциональное устройство 9 извлечения квадратного корня подключен к входам делителей 10 и 11 сигналов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами нелинейных функциональных преобразователей 3 и 4, и к входу широкополосного канала связи, выходы делителей 10 и 11 сигналов подключены к входам узкополосных каналов 13 и 14 связи, выход широкополосного канала 12 связи соединен с входом квадратора 15 сигналов, вход которого также соединен с первыми входами умножителей 16 и 17. Выходы узкополосных каналов 13 и 14 связи соединены с вторыми входами умножителей 16 и 17, выходы которых через квадраторы 19 и 20 сигналов подключены к входам сумматора 18, третий вход которого соединен с выходом квадратора 15 сигналов. Выход сумматора 18 соединен с устройством 21 извлечения квадратного корня, выход которого, а также выходы умножителей 16 и 17 являются выходными шинами устройства.

Устройство работает следующим образом.

На вход корректирующей матрицы 1 поступают сигналы первичных цветов камеры E_R*(t), E_G*(t), E_в*(t), в нелинейных функциональных преобразователях 2-4 скорректированные сигналы подвергаются нелинейному преобразованию с γ<1,0 (обычно γ=0,45), затем сигналы возводятся в квадрат квадраторами 5-7 сигналов. Полученные квадраты сигналов суммируются в сумматоре 8, образуя квадрат модуля цветового сигнала E_Σ¹²(t), из которого после функционального устройства 9 извлечения квадратного корня получается сигнал модуля вектора цвета E_Σ^I(t). Этот сигнал подается на входы делителей 10 и 11 сигналов, а на входы делимого делителей 10, 11 сигналов подаются сигналы E'_R(t) и Е'_В(t) с выходов нелинейных функциональных преобразователей 3 и 4. На выходе делителей 10 и 11 сигналов получаются сигналы цветности
(t) = cosα = и
Θ¹₂(t) = cosj = , которые через узкополосные каналы 13 и 14 связи подаются в декодирующее устройство. По широкополосному каналу 12 связи передается сигнал E_Σ'(t). В умножителях 16 и 17 производится перемножение сигналов E_Σ' и Θ₁'(t), E_Σ'(t) и Θ₂'(t) и восстанавливаются сигналы Е'_R(t) и E'_В(t). В квадраторе 15 сигналов возводится в квадрат сигнал E_Σ'(t), а в квадраторах 19 и 20 сигналов - сигналы Е'_R(t) и Е'_В(t). Сумматор 18 квадратичных сигналов суммирует квадратичные сигналы, причем сигналы Е_R¹²(t) и E_В¹²(t) поступают на инверсные входы. На выходе сумматора получаем сигнал Е_g¹²(t)=E_Σ¹²(t)-(E_R¹²(t)+E_В¹²(t)), из которого извлекается квадратный корень в устройстве 21 извлечения квадратного корня. Этот сигнал Е'_g(t) совместно с сигналами Е'_R(t) и E'_В(t), снимаемыми в выходов умножителей 16 и 17, подается на устройство воспроизведения изображения.

Техническая эффективность предложенного способа передачи цветовых сигналов зависит от соотношения полосы частот широкополосного и полосы частот узкополосных каналов. В вещательном телевидении это соотношение равно 4 (Δf=6,0 МГц, Δf_R-Y=1,5 МГц, Δf_В-Y=1,5 МГц). Выигрыш по разрешению для насыщенных цветов при этом составит в среднем в 3 раза с учетом того, что принцип постоянной яркости в действующих вещательных системах не выполняется. Одновременно такой способ существенно упрощает построение таких устройств как электронные рир-проекторы.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЦВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ, при котором формируют первичные цветовые сигналы в телевизионной камере, кодируют их в три сигнала передачи, один из которых передают по широкополосному, а два других по узкополосным каналам связи, принимают их на приемной стороне и декодируют, отличающийся тем, что при кодировании образуют сигнал модуля цвета E(t) из первичных цветовых сигналов E(t), E(t), согласно преобразованию E(t) = , а первый и второй сигналы цветности (t) и (t) получают из сигналов модуля цвета и первичных цветовых сигналов согласно следующим преобразованиям:
(t) = E(t)/E(t) и
(t) = E(t)/E(t),
передают по широкополосному каналу связи сигнал модуля цвета и по узкополосным каналам сигналы цветности и восстанавливают первичные цветовые сигналы при декодировании согласно следующим преобразованиям:
E(t) = E(t)(t),
E(t) = E(t)(t),
E(t) = .

РИСУНКИ

Рисунок 1