CN1083660C - 伽马校正设备 - Google Patents

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Abstract

用于伽马校正输入亮度信号的伽马校正设备，包括一个伽马校正器，用于将输入亮度信号伽马校正到一个所需的伽马校正值，并输出该经伽马校正后的值；一个减法单元，用于获得输入亮度信号和从伽马校正器输出的经伽马校正的亮度信号之间的差值，并将其输出；以及一个加法单元，用于将输入亮度信号和从减法单元输出的信号相加，并输出最后的经伽马校正的亮度信号。当亮度信号利用本发明的伽马校正设备被伽马校正后，根据该伽马校正值，最后输出的该亮度信号的该峰值保持不变。

Description

伽马校正设备
本发明涉及用于处理电视摄像机中的亮度信号的伽马(gamma)校正设备，尤其涉及一种在改变伽马值的同时保持亮度信号峰值的伽马校正设备。
通常，由于在接收机端布朗管(Brown tube)特性的原因，对于从TV摄像机输出的亮度信号而言需要进行gamma校正。在普通布朗管中相对于亮度信号的电压与图象的辉度(brightness)或亮度不成线性比例关系。当亮度信号的电压小时，相对于单位电压变化的亮度变化就小，而当前者(former)的电压大时，后者也大。由此，亮度相对于亮度信号的电压的关系表示为一个指数曲线的形状。即，从布朗管输出的光量(amount of light)与驱动布朗管的电压值不成正比。因此，如果将与TV摄像机中的图象亮度成正比的亮度信号输出到TV接收机中而不进行某种校正，则在布朗管上形成的亮度就与图象的实际亮度不符。为了解决上述问题，TV摄像机用与布朗管相反的特性来校正亮度信号，并将校正结果输出到TV接收机。亮度信号的这种校正称为伽马校正。用于执行伽马校正的设备称为伽马校正设备。图1示出了一种普通伽马校正设备的例子。
图1是普通伽马校正设备的例子的电路图，它是在美国专利4,558,363的图1中公开的，亮度信号Yi通过输入端IN输入到缓冲放大器11。缓冲放大器11将该输入的亮度信号Yi放大并经过电阻R1将放大的结果输出。从缓冲放大器11输出的亮度信号Yi由一个与结点N1相连的可变阻抗部分12进行伽马校正，把经校正的亮度信号Yo输出到输出端OUT。即，在结点N1产生的亮度信号Yo的电压高于加到可变阻抗部分12中晶体管Q1的基极的DC偏置电压。这样，如果从缓冲放大器11输出的信号电压变化，则流过可变阻抗部分12中电阻R1和二极管D1和D2的电流也变化。结果，当二极管D1和D2的阻抗变化时，亮度信号Yi被进行伽马校正而产生亮度信号Yo。图1的伽马校正设备用二极管D1和D2的阻抗实现并以指数函数的形式变化，从而实现了理想的伽马校正。这里，参考标记I1表示一个DC电流源，参考标记Q2表示一个晶体管，而R2表示一个电阻。
图2a和图2b是相对于特定的输入/输出信号的波形图，其中，图2a是三角波输入信号的波形图，图2b是相对于图2a输入信号的输出信号波形图。
然而，当亮度信号Yi是以图2a所示的三角波形式输入到输入端IN时，则经输出端OUT输出的亮度信号Yo的峰值根据图2b所示的伽马校正的值而改变。而且，一般视频装置将亮度信号Yo的峰值限制在一个规定的常数值上。这样使用上述普通伽马校正设备的一般视频装置需要将随伽马校正值改变的峰值重新调整到一个规定的常数值上。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种伽马校正设备，用于在保持亮度信号Yo的峰值不变的情况下，执行伽马校正。
为了实现本发明的上述目的，提供了一种对输入亮度信号进行伽马校正的伽马校正设备，一种用于对输入亮度信号进行伽马校正的伽马校正设备，它包括：伽马校正装置，所述伽马校正装置用于将输入的亮度信号进行伽马校正到一个所需的伽马校正值，并输出该伽马校正值，
所述伽马校正设备还包括：减法装置，用于获得输入亮度信号和从所述伽马校正装置输出的经伽马校正的亮度信号之间的差值并输出该差值；以及加法装置，用于将输入亮度信号和从所述减法装置输出的信号相加并输出最后的经伽马校正的亮度信号。
参照附图描述最佳实施例，其中：
图1是表示一个普通伽马校正设备的一个例子的电路图；
图2a和图2b是相对于图1设备的输入/输出信号的波形图；
图3是按照本发明的伽马校正设备的框图；
图4a至图4f是相对于图3设备的输入/输出信号的波形图。
现在将参照附图描述本发明的最佳实施例。
在图3中示出了按照本发明的伽马校正设备，它包括：一个伽马校正器(corrector)30，用于通过输入端IN接收亮度信号YL，并对输入亮度信号进行伽马校正；一个减法单元40，用于获得经伽马校正的亮度信号Yr和输入亮度信号YL之间的差值；一个加法单元50，用于将从减法单元40输出的信号Ye与输入亮度信号YL相加，并经过输出端OUT输出最终的经伽马校正的亮度信号Yo。
这里，伽马(gamma)校正器30包括其阻抗特性随图1所示的指数函数变化的二极管。该减法单元40包括同相(non-inverting)放大器41，用于放大该经伽马校正的信号Yr；一个反相(inverting)放大器42，用于将输入亮度信号YL倒相，并放大倒相的亮度信号YL；以及一个加法器43，用于将由同相放大器41和由反相放大器42各自输出的信号Yn和一YL相加。加法单元50包括一个可变电阻器VR，用于确定伽马校正值，以及一个运算放大器(OP-AMP)51，用于按照确定的伽马校正值来放大该亮度信号Yo，并将放大结果输出。
图4a到4f是相对于图3设备的输入/输出信号的波形图。
现在描述上述构成的伽马校正设备的操作。首先，输入的亮度信号YL经过输入端IN输入到伽马校正器30，其波形如图4a所示，同时还输入到减法单元40中的反相放大器42和加法单元50中的电阻器R3。该伽马校正器30将输入亮度信号YL进行伽马校正为一个所需的伽马校正值，并将该伽马校正的结果输出到减法单元40中的同相放大器41。在此，伽马(gamma)校正器30将亮度信号YL伽马校正为伽马校正变化范围中的最小值。例如，如果从加法单元50输出的亮度信号Yo的伽马校正变化范围是在0.3和1.0之间，则该伽马校正器30将亮度信号YL校正到最小值，即0.3。
同时，该反相放大器42反相放大该亮度信号YL并输出该反相放大结果到一个加法器43。同相放大器41放大输入的经伽马校正的亮度信号Yr，以使它与在反相放大器42中反相放大的亮度信号一YL具有相同的幅度，并将放大结果输出到加法器43。其波形如图4b所示经同相放大的经伽马校正的亮度信号Yn和反相放大的亮度信号一YL的振幅相同，而符号相反。该加法器43将经伽马校正的亮度信号Yn和反相放大的亮度信号一YL相加，并输出相加结果的信号到加法单元50。从加法器43输出的信号Ye(图4c的波形)经过加法单元50中的可变电阻器VR被输入。亮度信号YL经过加法单元50中的电阻器R3被输入。信号Ye和亮度信号YL在加法单元50中彼此相加，相加的结果被提供到运算放大器51的反相端(-)。如图4d所示，流过可变电阻器VR的电流IVR根据可变电阻器VR的值的变化而变化。流过电阻器R3的电流IC的变化如图4e所示。因此，电流IVR与电流IL相加，并且随后将相加后的电流在运算放大器51中放大。从运算放大器51输出的Yo代表一个经伽马校正的信号，其中，伽马校正值由根据可变电阻VR的阻值变化的电流IVR的大小来决定。而且，从图4c和4d的波形图中可看到，黑色YL，黑色的输出信号Ye的值；亮度信号YL的峰值电平以及电流值IVR可分别为零。即，信号Ye的点A和B和输入亮度信号YL的点A和B处的电流IVR变为零。结果，从加法单元50中的运算放大器51中输出的波形如图4f所示亮度信号Yo的峰值不变化，并被伽马校正到一个确定的伽马校正值上经输出端OUT输出。在此，参考标号R4表示一个用于确定运算放大器51的增益的电阻。
如上所述，当亮度信号利用根据本发明的伽马校正设备校正时，根据伽马校正值最后输出的亮度信号的峰值保持不变。
在此，虽然仅描述了本发明的某些实施例，但，在不背离本发明的精神和范围和情况下，可以进行许多变形。

Claims (7)

1.一种用于对输入亮度信号进行伽马校正的伽马校正设备，它包括：伽马校正装置，其特征在于，
所述伽马校正装置用于将输入的亮度信号进行伽马校正到一个所需的伽马校正值，并输出该伽马校正值，
所述伽马校正设备还包括：
减法装置，用于获得输入亮度信号和从所述伽马校正装置输出的经伽马校正的亮度信号之间的差值并输出该差值；以及
加法装置，用于将输入亮度信号和从所述减法装置输出的信号相加并输出最后的经伽马校正的亮度信号。
2.根据权利要求1的伽马校正设备，其中，所述的伽马校正值相对于从所述加法装置输出的经伽马校正的亮度信号在伽马校正变化范围内是最小值。
3.根据权利要求1的伽马校正设备，其中，所述的伽马校正装置具有指数函数形式的阻抗特性。
4.根据权利要求1的伽马校正设备，其中，所述减法装置包括：
放大装置，包括一个反相放大器，用于反相放大输入亮度信号，还包括一个同相放大器，用于放大从所述伽马校正装置输入的经伽马校正的亮度信号；以及
一个加法器，用于将从所述反相放大器输出的信号和从所述同相放大器输出的信号相加并输出该相加的结果到所述加法装置。
5.根据权利要求4的伽马校正设备，其中，所述同相放大器和反相放大器分别输出其振幅彼此相等的信号。
6.根据权利要求1的伽马校正设备，其中，所述加法装置包括：
一个电阻器，用于接收输入亮度信号；
一个可变电阻器，用于接收从所述减法装置输出的信号，并根据该可变电阻值，通过流动的电流的改变来确定伽马校正值；以及
一个运算放大器，用于接收经过所述电阻器和所述可变电阻器输入的两个亮度信号的和，并放大该输入信号以输出最后的经伽马校正的亮度信号。
7.根据权利要求6的伽马校正设备，其中，从所述减法装置输出的信号和流经可变电阻器的电流在亮度信号的黑电平和其峰值上分别为零。
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