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La présente invention concerne de façon générale les appareils récepteurs de télévision et, plus spécialement, un dispositif original pour faire varier automatiquement le gamme de la reproduction des images.
Il est courant, en réception de télévision, d'obtenir une image trop contrastée et de constater qu'en voulant diminuer l'amplification géné- rale de la chaîne video, c'est-à-dire en voulant diminuer le contraste, l'i- mage devient immédiatement trop pâle. En d'autres mots, l'échelle des gris est trop comprimée, parce que le gamma de la reproduction est exagéré.
L'invention a pour but de procurer un dispositif électronique de commande automatique diminuant le gamme de la reproduction à partir d'une certaine intensité lumineuse de l'image, de façon à étendre l'échelle des gris et à augmenter le détail de l'image.
Suivant l'invention, dans un étage de la chaîne d'amplification video du récepteur de télévision, le circuit cathodique de la lampe ampli±1- catrice de cet étage contient, en parallèle entre cathode et terre, d'une part la résistance cathodique, et d'autre part, en série entre eux, une diode et un condensateur cathodique de découplage. Le point de jonction de la diode et du condensateur est relié à un point de potentiel de référence qui détermine l'intensité lumineuse de l'image à partir de laquelle le gamma de la reproduction est réduit.
Aussi longtemps que ce point de potentiel de référence est positif par rapport au potentiel de cathode, la diode a une polarité telle qu'elle soit conductrice et la lampe amplificatrice a un coëfficient d'amplification correspondant à celui d'une lampe avec résistance cathodique et condensateur de découplage. Dès que, à cause de la forte intensité du signal, le potentiel cathodique dépasse le potentiel de référence la diode cesse d'etre conductrice, le condensateur de découplage est isolé et la lampe amplificatrice, n'ayant plus que la résistance dans son circuit cathodique, subit une contre-réaction en courant qui diminue son coefficient d'amplification.
A partir de ce moment oû le potentiel de cathode dépasse le potentiel de référence, le gamma de la reproduction est donc réduit dans la mesure où le coefficient d'amplification de la lampe amplificatrice est réduit. Il s'ensuit un étalement de l'échelle des gris,puisque, pour obtenir une augmentation de luminosité donnée, la commande de contraste doit être poussée plus loin qu'en l'absence du dispositif automatique de variation de gamma.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée donnée ci-après, d'une de ses formes d'exécution, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de circuit servant à la compréhension de l'invention; la figure 2 est un schéma d'une forme d'exécution de variateur de gamma conforme à l'invention, et les figures 3 et 4 sont des graphiques servant à la compréhension de l'invention.
Il est connu qu'en télévision, la reproduction des diverses luminosités de l'objet télévisé n'est que plus ou moins fidèle et dépend d' un grand nombre de paramètres, aussi bien de l'émetteur que du récepteur de télévision.
Le mode de représentation de cette fidélité approchée et sa mesure ont été empruntés à la photographie et au cinéma.
Si L est la luminosité d'un point de la scène originale à téléviser et Lr la brillance du point correspondant de l'image reproduite sur l'écran, on peut écrire que:
Lo = K (Lr)n (1)
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K et N étant deux constantes, on peut écrire: log Lo = log K + N log Lr (2).
N est donc la pente d'une courbe représentant la luminosité de l'écran (en abscisses) en fonction de la luminosité de la scène télévisée originale (en ordonnées). Si N est constant pour tous les points de la courbe, on ob- tient une droite de pente N.
Cette pente N est appelée le gamma de la reproduction. Le gamma de la chaîne complète allant de la scène télévisée, par la camera, l'émetteur les circuits électroniques du récepteur et le tube de reproduction jusqu'à l'écran de celui-ci, est égal au produit des gammas des différents éléments de la chaîne.
Par conséquent, si on diminue le gamma d'un élément de cette chaîne, par exemple un étage amplificateur video du récepteur, on diminue le gamma total de la reproduction sur l'écran.
Il va de soi que diminuer le contraste dans un récepteur de té- lévision signifie diminuer l'amplification du signal video entier de la même façon, que ce signal soit faible ou fort. C'est-à-dire qu'en variant le con- traste, toutes autres choses restant égales d'ailleurs, le gamma de la re- production reste constant.
Varier le gamma signifie au contraire varier le coefficient d'amplification de la chaîne de façons différentes pour différentes parties du signal ou pour des amplitudes de signal différentes, par exemple, de fa- çon à amplifier plus les détails voisins du noir que ceux voisins du blanc ou inversement.
Tout téléspectateur sait qu'une image trop contrastée manque de détail ou de définition. Avec une simple commande de contraste,la téléspecta- teur est impuissant si ce contraste exagéré est produit à l'émetteur, cas fréquent d'inadaptation des caméras aux fortes variations de luminosité des scènes à téléviser.
Avec le variateur de gamma de la présente invention, une image trop contrastée au départ peut être corrigée automatiquement en diminuant le degré d'accroissement de la luminosité sur l'écran en fonction de l'aug- mentation de l'amplitude du signal reçu à partir d'un seuil de luminosité donné, c'est-à-dire en comprimant automatiquement le gamma au-delà d'une in- tensité lumineuse donnée.
Cette diminution automatique du degré d'augmentation de l'ampli- tude de signal est réalisée, suivant l'invention, de façon simple, en modi- fiant brusquement, à un moment donné, le coefficient d'amplification d'une lampe amplificatrice de la chaîne video du récepteur.
La figure 1 représente une lampe amplificatrice pentode elassi- que avec son condensateur de liaison d'entrée C , sa résistance de charge anodique R , sa résistance cathodique Ret son condensateur de découplage X . On remarquera que R et X sont mis en parallèle dans le circuit catho- dique par l'intermédiaire d'un interrupteur S.
Soit l'interrupteur S fermé. Pour des conditions normales de fonctionnement de la lampe, on peut appliquer un signal triangulaire positif G, et le coefficient d'amplification de la lampe est par exemple de 10 fois.
Il apparaît, aux bornes de R , une tension triangulaire négative P2 dix fois plus grande que la tension appliquée à la grille.
Si on ouvre l'interrupteur, et qu'on applique la même tension triangulaire à la grille, la tension aux bornes de Rp ne sera plus dix fois plus grande. En effet, quand l'interrupteur est ferme, la polarisation de grille, déterminée par le potentiel de cathode, est le résultat de la chute de tension produite dans la résistance de cathode par le courant plaque moyen,
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le condensateur X de découplage mettant la cathode à la terre au point de vue alternatif. Quand, au contraire, l'interrupteur est ouvert, Xc est éli- miné, et tout le courant passe dans la résistance cathodique. Il se produit la contre-réaction en courant bien connue utilisée en amplification sonore, la polarisation négative point de grille augmente et le coefficient d'ampli- fication de la lampe n'est plus que de deux fois, par exemple (courbe Pl).
A ce moment, le potentiel de cathode varie suivant la courbe C.
On peut donc imaginer un téléspectateur ayant l'interrupteur pré- cité en main, et ouvrant celui-ci dès que l'image devient trop lumineuse (écrasement des blancs), afin de diminuer le gamma et de faire ressortir les détails (gris légers) voisins du blanc.
Afin de délivrer le téléspectateur de l'obligation d'actionner un interrupteur, celui-ci est remplacé, suivant l'invention, par une diode et un point de potentiel de référence.
La figure 2 qui représente la forme d'exécution de l'invention décrite à titre d'exemple dans la présente demande de brevet, est identique à celle de la figure 1, sauf que l'interrupteur S est remplacé par une dio- de D dont la cathode est reliée directement à la cathode de la lampe amplifi- catrice, et dont l'anode, réunie à l'extrémité chaude du condensateur Xc, est reliée, par une résistance de valeur élevée R3, à un point de potentiel de référence Vr.
Le potentiel de référence est choisi de façon à correspondre à l'intensité lumineuse de l'écran à partir de laquelle le gamma doit être comprimé. Soit + 8 volts ce potentiel de référence. La diode est donc pola- risée de 8 volts.
Dans l'hypothèse où les lampes amplificatrices des Figs. 1 et 2 ont les mêmes conditions de fonctionnement, lorsque le signal triangulaire G, appliqué à la grille de la lampe, augmente comme la courbe G le montre, l'amplification de la lampe suit la même loi que lorsque Xc se trouve con- necté directement à la cathode de la lampe, aussi longtemps que la diode est conductrice, c'est-à-dire aussi longtemps que le potentiel de cathode ne dé- passe pas + 8 volts. Le tube amplifie dix fois.
Mais lorsque le potentiel de cathode dépasse + 8 volts, la dio- de cesse de conduire le courant, la contre-réaction intervient et le coëf- ficient d'amplification de la lampe tombe à 2 fois.
Dans ces conditions, le signal aux bornes de R a la forme re- présentée par la courbe P3 et le potentiel de cathode est celui représenté par la courbe eh traits pleins C2.
Il s'ensuit que si on applique à la grille un signal de la for- me G2 représenté à la figure 3 et contenant un détail près du noir (faible amplitude) plus un détail près du blanc (forte amplitude), le signal aux bornes de Rp, à la sortie de l'étage amplificateur, aura la forme P4(Fig.4).
On voit donc que le détail près du noir est beaucoup plus apparent à la sor- tie qu'à l'entrée de l'étage amplificateur. Le gamma est comprimé et l'échel- le des gris moins écras;ée.
La description qui précède montre que la présente invention pro- cure un moyen simple pour varier automatiquement le gamma de reproduction d'un récepteur de télévision, afin de corriger l'échelle des gris d'une ima- ge trop contrastée.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme d'exé- cution précise donnée ci-dessus à titre d'exemple. Par exemple, le potentiel de référence peut avoir toute valeur voulue pour répondre à tous les cas d' application de variation de gamma, que ce soit positivement ou négativement.
Si on désire une variation non brusque du gamma, la diode peut être remplacée par un dispositif plus compliqué, comme une triode à polarisa-
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tion de grille, indépendante, permettant de définir plusieurs degrés de va-riation de gamma de moins en moins accentués.
REVENDICATIONS.
1. Variateur du gamma de reproduction d'un récepteur de télévision, caractérisé par un dispositif de variation du coefficient d'ampli±1cation d'un étage de la chaîne d'amplification video du récepteur, actionné en fonction de l'intensité du signal appliqué à l'entrée dudit étage.
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The present invention relates generally to television receivers and, more specifically, to an original device for automatically varying the range of image reproduction.
It is common, in television reception, to obtain an image that is too contrasted and to note that by wanting to reduce the general amplification of the video chain, that is to say by wanting to reduce the contrast, the the image immediately becomes too pale. In other words, the gray scale is too compressed, because the reproduction gamma is exaggerated.
The object of the invention is to provide an electronic automatic control device which decreases the range of the reproduction from a certain light intensity of the image, so as to extend the gray scale and increase the detail of the image. picture.
According to the invention, in a stage of the video amplification chain of the television receiver, the cathode circuit of the amplifier ± 1-catrix lamp of this stage contains, in parallel between cathode and earth, on the one hand the cathodic resistance , and on the other hand, in series with each other, a diode and a cathode decoupling capacitor. The junction point of the diode and the capacitor is connected to a point of reference potential which determines the light intensity of the image from which the gamma of the reproduction is reduced.
As long as this reference potential point is positive with respect to the cathode potential, the diode has a polarity such that it is conductive and the amplifying lamp has an amplification coefficient corresponding to that of a lamp with cathode resistance and decoupling capacitor. As soon as, because of the strong signal intensity, the cathode potential exceeds the reference potential the diode ceases to be conducting, the decoupling capacitor is isolated and the amplifier lamp, having only the resistance in its cathode circuit , undergoes a current feedback which decreases its amplification coefficient.
From this moment when the cathode potential exceeds the reference potential, the gamma of the reproduction is therefore reduced insofar as the amplification coefficient of the amplifying lamp is reduced. This results in a spreading of the gray scale, since, in order to obtain a given increase in brightness, the contrast control must be pushed further than in the absence of the automatic gamma variation device.
The invention will emerge clearly from the detailed description given below, of one of its embodiments, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a circuit diagram serving to understand the invention; FIG. 2 is a diagram of an embodiment of a gamma variator according to the invention, and FIGS. 3 and 4 are graphs used for understanding the invention.
It is known that in television, the reproduction of the various luminosities of the televised object is only more or less faithful and depends on a large number of parameters, both on the television transmitter and on the television receiver.
The mode of representation of this approximate fidelity and its measure were borrowed from photography and cinema.
If L is the brightness of a point in the original scene to be televised and Lr is the brightness of the corresponding point of the image reproduced on the screen, we can write that:
Lo = K (Lr) n (1)
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K and N being two constants, we can write: log Lo = log K + N log Lr (2).
N is therefore the slope of a curve representing the brightness of the screen (on the abscissa) as a function of the brightness of the original television scene (on the ordinate). If N is constant for all the points of the curve, we obtain a line of slope N.
This slope N is called the gamma of reproduction. The gamma of the complete chain going from the televised scene, by the camera, the transmitter, the electronic circuits of the receiver and the reproduction tube to the screen thereof, is equal to the product of the gamma of the different elements of chain.
Consequently, if we decrease the gamma of an element of this chain, for example a video amplifier stage of the receiver, we decrease the total gamma of the reproduction on the screen.
It goes without saying that decreasing the contrast in a television receiver means decreasing the amplification of the entire video signal in the same way, whether that signal is weak or strong. That is, by varying the contrast, all other things being equal, the gamma of reproduction remains constant.
Varying the gamma means, on the contrary, varying the amplification coefficient of the chain in different ways for different parts of the signal or for different signal amplitudes, for example, so as to amplify more the details close to black than those close to black. white or vice versa.
Any viewer knows that an overly contrasting image lacks detail or definition. With a simple contrast control, the viewer is powerless if this exaggerated contrast is produced at the transmitter, a frequent case of cameras not adapting to strong variations in the brightness of the scenes to be televised.
With the gamma variator of the present invention, an image that is too contrasted at the start can be corrected automatically by decreasing the degree of increase in brightness on the screen according to the increase in the amplitude of the received signal. starting from a given luminosity threshold, ie by automatically compressing the gamma beyond a given luminous intensity.
This automatic decrease in the degree of increase of the signal amplitude is carried out, according to the invention, in a simple manner, by suddenly modifying, at a given moment, the amplification coefficient of an amplifying lamp of the receiver's video channel.
FIG. 1 represents an classic pentode amplifier lamp with its input connection capacitor C, its anode load resistor R, its cathode resistance Ret its decoupling capacitor X. It will be noted that R and X are put in parallel in the cathodic circuit by means of a switch S.
Either switch S closed. For normal operating conditions of the lamp, a positive triangular signal G can be applied, and the amplification coefficient of the lamp is, for example, 10 times.
It appears, across R, a negative triangular voltage P2 ten times greater than the voltage applied to the gate.
If we open the switch, and apply the same triangular voltage to the gate, the voltage across Rp will no longer be ten times greater. Indeed, when the switch is closed, the grid bias, determined by the cathode potential, is the result of the voltage drop produced in the cathode resistance by the average plate current,
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the decoupling capacitor X putting the cathode to the ground in the alternating point of view. When, on the contrary, the switch is open, Xc is eliminated, and all the current passes through the cathode resistance. The well-known current feedback used in sound amplification occurs, the negative gate point bias increases and the amplification coefficient of the lamp is only twice, for example (curve P1).
At this time, the cathode potential varies along curve C.
We can therefore imagine a viewer having the above-mentioned switch in hand, and opening it as soon as the image becomes too bright (crushing of the whites), in order to decrease the gamma and bring out the details (light grays). neighbors of white.
In order to free the viewer from the obligation to actuate a switch, the latter is replaced, according to the invention, by a diode and a reference potential point.
FIG. 2 which represents the embodiment of the invention described by way of example in the present patent application, is identical to that of FIG. 1, except that the switch S is replaced by a diode of D whose cathode is connected directly to the cathode of the amplifying lamp, and whose anode, joined to the hot end of the capacitor Xc, is connected, by a resistor of high value R3, to a point of reference potential Vr.
The reference potential is chosen so as to correspond to the light intensity of the screen from which the gamma must be compressed. Let + 8 volts be this reference potential. The diode is therefore polarized by 8 volts.
On the assumption that the amplifier lamps of Figs. 1 and 2 have the same operating conditions, when the triangular signal G, applied to the grid of the lamp, increases as the curve G shows, the amplification of the lamp follows the same law as when Xc is connected. directly to the cathode of the lamp, as long as the diode is conductive, that is to say as long as the cathode potential does not exceed + 8 volts. The tube amplifies ten times.
But when the cathode potential exceeds + 8 volts, the diode stops conducting current, the feedback occurs and the amplification coefficient of the lamp drops to 2 times.
Under these conditions, the signal at the terminals of R has the form represented by the curve P3 and the cathode potential is that represented by the curve eh solid lines C2.
It follows that if we apply to the grid a signal of the form G2 shown in figure 3 and containing a detail near black (low amplitude) plus a detail near white (high amplitude), the signal at the terminals of Rp, at the output of the amplifier stage, will have the form P4 (Fig. 4).
We can therefore see that the detail near black is much more apparent at the output than at the input of the amplifier stage. The gamma is compressed and the gray scale is less crushed.
The foregoing description shows that the present invention provides a simple means of automatically varying the reproduction gamma of a television receiver in order to correct the gray scale of an overly contrasted image.
It goes without saying that the invention is not limited to the precise embodiment given above by way of example. For example, the reference potential can be any desired value to meet all cases of gamma variation application, either positively or negatively.
If a non-abrupt variation of the gamma is desired, the diode can be replaced by a more complicated device, such as a polarized triode.
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tion of grid, independent, allowing to define several degrees of variation of gamma less and less accentuated.
CLAIMS.
1. Variator of the reproduction gamma of a television receiver, characterized by a device for varying the amplification coefficient ± 1cation of a stage of the video amplification chain of the receiver, actuated as a function of the signal intensity applied to the entrance of said floor.