CN1132975A - 电视摄像机的γ校正装置 - Google Patents

Abstract

一种用于单板式电视摄像机的γ校正装置包括一亮度信号检波器，一个第一γ校正器，一个第二γ校正器，一个色差信号检波器和一个混合器，所述电视摄像机有一个相关二次取样装置，它接收一补偿滤波型电荷耦合器件(CCD)输出的信号，由此产生一彩色行序信号。因而，γ校正电路对相关二次取样装置输出的彩色行序信号进行γ校正以便简化电路。

Description

电视摄像机的γ校正装置

本发明涉及一种用于单板式电视摄像机的γ校正装置，所述电视摄像机具有采用补色滤波方法的电荷耦合器件(CCD)摄像装置。具体地说，本发明涉及一种位于相关二次取样装置和彩色信号分离电路之间的γ校正电路。

显像管重显颜色时，光束不与图像信号成比例变化。产生图像信号的电视摄像机应考虑显像管这一特性，并相应地反向校正图像信号颜色重显的非线性失真，这叫作γ校正。非线性颜色重显叫作电视摄像机的γ特性。

常规单板式电视摄像机利用彩色分离电路把由CCD摄像元件产生的彩色行序信号分成基色，然后对这样分离出来的基色信号进行γ校正。这就是说，各基色信号(红、绿、蓝)和亮度信号需要分别进行γ校正。这样整个电路变得复杂了。

尤其是，采用数字信号处理的电视摄像机的构成γ校正电路的元器件的分辨率需高于其它电路。

这里将γ特性表示为：

输出＝(输入)^γ    …(1)

由方程(1)可知，γ校正电路的输出是对其输入的指数γ的指数函数。这就是说，如果输出信号的分辨率由八位构成，则输入信号的分辨率应有十位或更多位。因此，常规电视摄像机中，γ校正电路应该具有分辨率为十位或更多位的元件，这便使得产品的制造成本较高。

因而，为解决上述问题，本发明的目的就是要提供一种用于简化电视摄像机系统总的电路结构的γ校正电路。所述电视摄像机系统具有采用补色滤波方法的CCD摄像元件。

为达到上述目的，本发明提供一种γ校正电路，它包括一亮度信号分离装置，用于从CCD摄像元件输出的彩色行序信号中分离出亮度信号；一个第一γ校正器，用于对从亮度信号分离装置分离出来的亮度信号进行γ校正；一个第二γ校正器，用于对CCD摄像元件输出的彩色行序信号进行γ校正，一个色差信号分离装置，用来从由第二γ校正器γ校正的彩色行序信号中分离出γ校正的色差信号；一个混合器，用来混合由第一γ校正器校正的亮度信号和由色差分离装置分离出的γ校正的色差信号。

根据本发明所述的γ校正电路把相关二次取样装置输出的色度信号分成亮度信号和色差信号，然后对亮度信号和色差信号进行γ校正，再将这两个信号混合以产生一个γ校正的色度信号。

当与附图结合起来时，从本发明下面的详细描述中将会更加明显地看到本发明的这些及其它目的、特征、方式和优点。附图中：

图1是一γ特性曲线的图释；

图2A和2B分别给出相关二次取样装置在γ校正前和后输出的彩色行序信号的波形图；

图3是一采用本发明所述γ校正电路的电视摄像机的框图；

图4是图3所示γ校正装置的一个最佳实施例；

图5是图4所示γ校正装置的详细框图；

图6A-6G是图释出现在图5所示装置不同点的信号的波形图。

图1给出一表述在方程1中的γ特性曲线，方程1中γ 一般采用0.45左右。

图2A显示一个由CCD输出的彩色行序信号。参考图2A，彩色行序信号是一连续信号串S1(S11、S12、…)和S2(S21、S22、…)。其中，S1的值可描述为有以下成分。

S1＝Mg＋Ye或S1＝Ye＋Cy    …(2)相似地，S2的值可描述为有这些成分：

S2＝G＋Cy或S2＝Cy＋Mg    …(3)其中Mg、Ye、G和Cy是与补偿滤波器的每个彩色滤波器相应的信号成分。

然后，用S1和S2的值如下确定亮度信号(方程4)和色差信号(方程5)：

S1＋S2＝(Mg＋Ye)＋(G＋Cy)

  ＝(Ye＋G)＋(Cy＋Mg)

  ＝2R＋2B＋3G            …(4)

S1－S2＝(Mg＋Ye)－(G＋Cy)

  ＝2R－G

S1－S2＝(Ye＋G)－(Cy＋Mg)

  ＝－(2B-G)              …(5)

如方程(4)和(5)所示；亮度和色差信号可由S1和S2的和或差分开。

图2B显示彩色行序信号平均电平的变化，即在根据图1所示γ特性对图2A所示彩色行序信号进行直接补偿的情况下亮度信号的电平。正如从方程(1)所看到的，γ特性是一非线性指数函数的形式，以致于输入信号相对其平均电平的高、低电平之比不同于输出信号。这就是说，当彩色行序信号由γ电路直接校正时，校正的彩色行序信号有一个变化的电平，从而方程(4)给出的亮度信号有一个变化的电平。

因此，本发明的γ校正电路将亮度信号和色差信号从彩色行序信号中分离出来，对每一种信号进行γ校正。

图3是一采用根据本发明所述的γ校正电路的电视摄像机的框图。图3所示装置包括一相关二次取样装置100，用来接收CCD(未给出)输出的Mg、Ye、G和Cy信号成分，由此产生一彩色行序信号；一个模数(A/D)转换器200，用来将相关二次取样装置100的输出信号转换成数字形式；一个自动增益控制器300，用来自动控制A/D转换器200所输出信号的增益；一γ校正器400，用于对自动增益控制器300输出的信号进行γ校正；一个1H延迟器500，其在一个水平扫描周期(1H)中延迟γ校正器400的输出信号，从而产生一个1H的延迟输出；一个延迟器600，其将1H延迟器500的输出信号再延迟1H时间；一个亮度信号处理器700，用于接收γ校正器400的输出信号和1H延迟器500、600的信号中的一个以产生一个轮廓校正的亮度信号；和一个色度信号处理800，其接收γ校正器400的输出信号和1H延迟器500、600信号中的一个，相应于每个水平扫描行将那些信号组合以产生色度信号。

图4是图3所示γ校正器400的实施例的框图。图4所示电路包括一个第一γ校正器410，其接收自动增益控制器300输出的彩色行序信号并由此根据图1所示γ特性校正要输出信号；一个色差信号检波器420，其从第一γ校正器410所输出信号中检出色差信号；一个亮度信号检波器430，用于检测自动增益控制器300所输出信号中的亮度信号；一个第二γ校正器440，用于接收亮度信号检波器430所输出的亮度信号、从而根据图1所示γ特性按与第一γ校正器410相同的方式校正所要输出的信号；一个混合器450，用于混合色差信号检波器的输出信号和第二γ校正器440的输出信号并由此产生一γ校正的彩色行序信号。

图5是图4所示装置的详细电路的框图。参考图5，色差信号检波器420包括第一定时器421和一个减法器422。第一定时器421用于控制第一γ校正器410所输出彩色行序信号中的信号S1和S2(图2)的计时，信号S1和S2的电平应互相比较。减法器422用于比较第一定时器421输出的信号以由此产生作为色差信号的比较输出。

第一定时器421具有对图2中S1电平信号采样保持的第一和第三采样保持器4211和4213，信号S1由第一γ校正器410分别根据预定的时钟信号CLK1和CLK2输出。第一定时器还有一个第二采样保持器4212，用来根据预定的时钟信号CLK2采样和保持图2的S2电平信号。

图4所示亮度信号检波器430包括一个第二定时器431、加法器432和1/2乘法器433。第二定时器431按与第一定时器421相同的方式对第一γ校正器410输出的信号进行定时控制。加法器432和1/2乘法器433用来检测第二定时器431所输出信号的平均值。

第二定时器431包括第四和第六采样保持器件4311和4313以及一个第五采样保持器件4312。第四和第六采样保持件4311和4313分别根据预定的时钟信号CLK1和CLK2、按与第一定时器421的第一和第三采样保持器件4211和4213相同的方式对输入彩色行序信号中的S1电平信号进行采样和保持。第五采样保持器件4312对S2电平信号按预定时钟CKL2进行采样和保持。

图6A到6G是图5所示电路不同点呈现的信号的波形图。其中，图6A是第一γ校正器410所输出信号的时序图，图6B是第一采样保持器件4211所输出信号的时序图；图6C是第三采样保持件4213所输出信号的时序图；图6D是第二采样保持器件4212所输出信号的时序图；图6E是减法器4221所输出信号的时序图；图6F是第一时钟信号(CLK1)的波形图；图6G是第二时钟信号(CLK2)的波形图。

这里，将参考图3到图6描述本发明的工作原理。

自动增益控制器300输出的彩色行序信号输入到第一γ校正器410(图4)和亮度信号检波器430(图4)中。第一γ校正器410按图1所示γ特性对输入的彩色行序信号进行γ校正，从而输出γ校正信号到色差信号检波器420。色差信号检波器从第一γ校正器410提供的彩色行序信号中分离出色差信号(如图6E)，将其输出。

第一定时器421的第一和第二采样保持器件4211、4212接收图6A所示的γ校正的彩色行序信号。第一采样保持器件4211与图6F所示时钟信号CLK1同步以采样图6A的信号的S1部分，产生图6B所示的采样信号S1。第二采样保持器件4212与图6G所示时钟信号CLK2同步，从而采样图6A的信号的S2部分以产生图6D所示的采样信号S2。

第一采样保持器件4211的信号(图6B)输入到第三采样保持器件4213。第三采样保持器件4213与加到第二采样保持器件4212的时钟信号CLK2同步，从而锁住第一采样保持器件4211输出的图6B中的信号以产生图6C所示的延迟信号S1。

第二和第三采样保持器件4212和4213输出的信号输入到减法器422，减法器422从第二采样保持器件4212的输出信号中减去第三采样保持器件4213的输出信号，从而产生图6E所示的色差信号。这时，也产生了一个由减法引起的符号位，以致输出的位数总共为9位。

另一方面，如果亮度信号检波器430接收了自动增益控制器300输出λ信号，它就会通过得到S1和S2的算术平均值检测亮度信号。

这就是说，如果亮度信号检波器接收图6A所示的由自动增益控制器300输出的信号，计时便由第四、第五和第六采样保持器件4311、4312和4313的第二定时器431、按与第一定时器421相同的方式进行控制，从而产生分别示于图6C和6D的延迟信号S1及采样的信号S2。第五和第六采样保持器件4312和4313的输出信号被传送到加法器432。

加法器432的累加结果输出到位于下个单元的1/2乘法器433。这里，前面累加结果产生的溢出进位也被传送到1/2乘法器433。此外1/2乘法器433将其输入信号衰减3dB并输出衰减的信号。

1/2乘法器433的输出信号被送至第二γ校正器440。第二γ校正器440按与第一γ校正器410同样的方式对亮度信号进行γ校正并由此输出亮度信号。这里，由于输出信号是基于八位，所以它还包括不止一位“0”(低电平)，表示一个作为符号位的正数，从而与色差信号检波器420的位数相等，由此输出到混合器450。

混合器450混合减法器422和第二γ校正器440的输出信号，从中去除符号位，并由此产生“纯γ校正的信号。因此，混合器450的输出成为一个八位输出。

如上所述，本发明对相关二次取样装置输出的彩色行序信号进行γ校正，以使γ校正电路可建立在一个较简单的结构中。

此外，本发明的γ校正电路通过避免颜色分离电路不必要的高分辨率，借助这种γ校正电路降低产品的成本。

在对照其实施例对本发明进行详细说明和描述时，本领域的那些技术人员将会了解，对这些实施例可以进行形式和细节的各种变化，但并不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围。

Claims (1)

1.一种γ校正装置，它用于包括一补偿滤波型电荷耦合器件(CCD)和一接收CCD产生的信号产生彩色行序信号的相关二次取样装置的电视摄像机，它包括：

—亮度信号检波器，用于检出所述彩色行序信号中的亮度信号；

一个第一γ校正器，用于对从所述亮度信号检波器检测出的亮度信号进行γ校正；

一个第二γ校正器，用于对所述彩色行序信号进行γ校正；

一个色差信号检波器，用于从彩色行序信号中检出色差信号，所述彩色行序信号由第二γ校正器进行γ校正；和

一个混合器，用来混合所述第一γ校正器γ校正的亮度信号与所述色差信号检波器检出的γ校正的色差信号。

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