HU212690B

HU212690B - Method and device for producing color picture points of a television picture

Info

Publication number: HU212690B
Application number: HU9400457A
Authority: HU
Inventors: Christhard Deter; Dirk Loeffler
Original assignee: Ldt Gmbh & Co
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1996-10-28
Also published as: CA2115728A1; CZ285006B6; TR27696A; AU5500394A; FI941018A0; BR9400550A; SK280667B6; US5440352A; JPH0775117A; FI941018A; JP3004524B2; HU9400457D0; CN1101197A; PL172796B1; CA2115728C; AU669247B2; IL108656A; CN1043113C; PL302443A1; HUT69369A

Description

A leírás terjedelme: 72 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

HU 212 690 Β szögének (440) legrövidebb hullámhosszánál nagyobb hullámhosszú tartományát lefedjük a másik színháromszöggel (450), ahol a két színháromszög (440, 450) közös területeinek megfelelő színárnyalatok mindkét színháromszögben (440, 450) azonosak.

A találmány tárgya továbbá berendezés TV-kép színes képpontjainak (74) előállítására CIE diagramon foszforens képernyő színháromszögének (440) sarokpontjait képező, különböző hullámhosszú színjelekkel (R, G, B) jellemzett színárnyalatú képpontok másik színháromszög (450) szerinti hullámhosszú színjelekkel (R', G’, B’) történő megjelenítése útján, színjelekkel vezérelt legalább három fényforrással (30, 40, 50), a színjelekkel arányos három bemenő jelet (K, L, M) feldolgozó bemenő fokozattal (10) és a fényforrásokat (30,40, 50) vezérlőjeleket előállító jelfeldolgozó fokozattal (20), amely jelfeldolgozó fokozat (20) mátrix transzformáló átalakító fokozattal van kialakítva. A fényforrások (30,40, 50) közül a legrövidebb hullámhosszú fényforrás (50) hullámhossza legfeljebb 470 nm, a további fényforrások (30, 40) hullámhosszai a foszforens képernyő színháromszögének (440) sarokpontjain és határoló vonalain kívül eső hullámhosszúak és az általuk képzett színháromszög (450) a foszforens képernyőnek megfelelő színháromszög (440) legalább két, a színháromszög (440) legkisebb hullámhosszú sarokpontjánál nagyobb hullámhosszú sarokpontját fedi, az átalakító fokozat (80) a két színháromszög (440, 450) közös területén a bemenőjelek (K, L, M) által meghatározott színárnyalatú képpontot (74) adóan van kialakítva.

A találmány tárgya eljárás TV-kép színes képpontjainak előállítására CIE diagramon foszforens képernyő színháromszögének sarokpontjait képező, különböző hullámhosszú R, G, B színjelekkel jellemzett színárnyalatú képpontok másik színháromszög szerinti hullámhosszú R', G’, B' színjelekkel történő megjelenítése útján, amely másik színháromszög a foszforens képernyő színháromszögének területét legalább részben fedi. amely eljárásban a foszforens képernyő színháromszögének megfelelő hullámhosszú R, G, B színjeleket vagy ezekből képezett jeleket mátrixolással a másik színháromszög szerinti R’, G’, B’ színjelekké transzformáljuk.

A találmány tárgya továbbá berendezés TV-kép színes képpontjainak előállítására CIE diagramon foszforens képernyő színháromszögének sarokpontjait képező, különböző hullámhosszú R, G, B színjelekkel jellemzett színárnyalatú képpontok másik színháromszög szerinti hullámhosszú R', G', B’ színjelekkel, a fenti eljárás alkalmazásával történő megjelenítése útján, színjelekkel vezérelt legalább három fényforrással, a színjelekkel arányos három bemenő jelet feldolgozó bemenő fokozattal és a fényforrásokat vezérlő jeleket előállító jelfeldolgozó fokozattal, amely jelfeldolgozó fokozat mátrix-transzformáló átalakító fokozattal van kialakítva.

Ilyen rendszer van ismertetve a „Proceedings of the 6th International Quantum Electronics Conference”, 1970. kiadványban Yahiko Yamada, Manabu Yamamoto és Sadao Nomura „Large Screen Laser Color tv Projector” c. cikkében. A projektorban három, különböző hullámhosszú lézer fényforrást alkalmaznak, amelyeket DKDP kristályokkal. (KDP: kálium-dihidrogénfoszfát alkalmazása fénymoduláció céljára, ismert a Saleh, Teich: Fundamentals of Photonics, 699. oldalról) modulálnak és közös fénysugárrá egyesítenek dikroikus tükrökkel. Ezt az összetett fénysugarat eltérítő egységen át vetítik egy képernyőre. Az eltérítő egység raszter szerint, a kép- és sorfrekvenciának megfelelően végigtapogatja a képernyőt, így létrejön a színes televízió kép.

Az így nyert kép azonban színárnyalataiban lényegesen eltér a képcsöves TV-n látható képtől, mert a színes képcső foszfortartalmú képpontja nem monokromatikus, hanem a képpont egy viszonylag széles színspektrumú fényt emittál, aminek korrekciója ezt korrigáló tv kamerák alkalmazásával történik, így már a felvétel tartalmazza azt a torzítást, amely a képcsöves vevőkészüléken történő, színhelyes visszaadáshoz szükséges. Jelentős színhibákat okoz a lézeres fényforrások alkalmazásában az is, hogy lézer fényforrások nem állnak rendelkezésre tetszőleges hullámhosszra, emiatt nem jeleníthető meg minden kívánt színárnyalat a lézer fényforrások leggondosabb összeválogatása esetén sem.

A Yamada és társai fentemlített cikkében leírt berendezésben 488 nm, 514 nm és 647 nm hullámhosszú lézereket alkalmaztak, amely hullámhosszak nem konformak az NTSC videó jelek színtartományával. A szerzők e probléma megoldásaként javasolják a színjelek mátrix-transzformációval történő korrigálását. Megjegyzik azonban a cikkben, hogy ez a módszer csak korlátozott korrekciót tesz lehetővé.

A „Farbmetrik und Farbfernsehen [Chromatometry and Color Television]” c. (H. Láng, R. Oldenbourg Verlag, Munich/Vienna, 1978) könyvben található az az állítás, hogy színárnyalatok egyik alaprendszerből másik alaprendszerbe transzformál hatók mátrix műveletek útján. A transzformáció feltétele, hogy létezzen olyan másik szín-alaprendszer, amelyben az első alaprendszer színárnyalatai megjeleníthetők, és amelybe minden színárnyalat x, y, z vektora áttranszformálható. Az irodalmi helyen jelzik azt is, hogy előfordulhat, hogy egyes komponensek transzformációja negatív értéket eredményez. A negatív vektorok fizikailag nem megvalósíthatók, ezért a tényleges színárnyalat vektora helyett egy olyan pozitívabb helyettesítő színárnyalat vektorát transzformálják, amely megjeleníthető, nem negatív transzformált értéket ad.

Emiatt a hiányosság miatt a tv technika további fejlesztése során a mátrix-transzformáció ilyen célú

HU 212 690 Β alkalmazásáról lemondtak, a fejlesztés iránya másfelé fordult. Teiichi Taneda és társai: „High Quality Laser Color Television Display”, NHK Laboratories Note (1972) No. 152 szakcikkében 477 nm, 515 nm és 633 nm hullámhosszú lézer fényforrások alkalmazásáról ad hírt, amely hullámhosszakkal, mint sarokpontokkal jellemzett színháromszög területe nagyrészt lefedi az NTSC szabvány szerinti színárnyalat-területet, és a képcső színéhez közelálló színárnyalatokat eredményez a színjelek transzformálása nélkül, de a zöld színek kivételével.

Egy kicsit később, 1973-ban a szerzők újra ismertetik ezt a rendszert a „Journal of the SMPTE vol. 82, page 470 folyóiratban, de ebből további haladás nem olvasható ki.

Nem alkalmaztak mátrix-transzformációt színek korrigálására a nagyképemyős megjelenítésre vonatkozó későbbi fejlesztésekben sem. Ezt bizonyítják az alábbi irodalmi helyeken található ismeretek is: WO 88/01823 közzétételi irat; „Development of Large Screen High Definition Laser Videó Projection System”, Tony Clinic, SPIE, vol. 1456; „Large Screen Projection”, Avionic and HelmetMounted Displays, 1991,51-57. oldalak; „LaserBased Display Technology Development at the Navel Óceán Systems Center (NOSC)”, Thomas Phillips és tsai, SPIE, 1454 kötet, Beám Deflection and Scanning Tecnologies, 1991,290-298. oldalak. A fejlesztés uralkodó iránya megfelelő színű lézer fényforrások keresése irányába tolódott el.

A képcső képernyője színének megfelelő fényforrások hozhatók létre ún. dye lézerek alkalmazásával, amelyek fényhullámhossza eltolható a képernyő foszforpontjainak megfelelő hullámhosszra. A dye lézerek hatásfoka azonban kicsi, a fénykibocsátásuk nem kielégítő. a hullámhossz eltolása drasztikusan lecsökkenti a kibocsátott fény intenzitását. Nagyobb fénykibocsátás csak jelentős költségnövekedés árán lenne elérhető, de nem is érhető el lényegesen nagyobb fényemittálás a költségek növelésével sem. (lásd: ..Fernseh- und KinoTechnik” 1974. No. 6. 169. oldal). A lézer-aktív anyagok általában mérgezőek, ami további hátrányt és nehézséget okoz a dye lézerek alkalmazásában: körülményesen szállíthatók, élettartamuk rövid. Dye lézerek ilyen célú alkalmazása van ismertetve pl. az EP 0 084 434 közzétételi iratban.

Tony Clinic fentemlített cikke szerint is dye lézerrel állították elő a megfelelő hullámhosszú fényforrásokat, ahol 600-620 nm közötti vörös, 514,5 nm zöld és 457488 nm közötti kék fényforrást hoztak ilymódon létre. A három szín foszforpontoknak megfelelő korrekcióját ún. gamma korrektorokkal oldották meg, hogy HDTVhez megfelelő színárnyalatokat kapjanak. Számunkra nem világos, hogyan lehet egy alapvetően nonlineáris gamma korrektorral a színvisszaadást javítani, így fel kell tételeznünk, hogy ez a megoldás nem is működik megfelelően, nem képes a természetes színek visszaadására.

A „Die Einführung des hochauflösenden Fernsehens [The Introduction of High-Resolution Television]” A. Felsenberg, Verlag Gerhard Spiehs, Kottgeisering, october 1990, (26. oldal) könyvben aláhúzzák, hogy a HDTV-nek megfelelő képvisszaadáshoz a színvisszaadást jelentősen javítani szükséges. E témakörben számos javasolt megoldást vizsgáltak már, többek között imaginárius prímszinek alkalmazását, amelyek valós színekre átszámíthatók a vevőkészülékben. Azonban ezt a - mátrix-transzformációt igénylő megoldást is erős kritikával illették a szakemberek, mert az interferencia jelenség leronthatja az eredményt.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése, ill. csökkentése olyan, tv kép színes képpontjainak előállítására alkalmas eljárás és berendezés kialakításával, amely az ismert, nem képcsöves eszközöknél színhelyesebb TVképet eredményez.

A feladat találmány szerinti megoldása olyan eljárás, amelyben a foszforens képernyőétől eltérő, másik színháromszög szerinti R’, G’, B’ színjelek legrövidebb hullámhosszát 470 nm-re vagy annál rövidebbre választjuk és a másik színháromszög további sarokpontjainak megválasztásával a foszforens képernyő színháromszögének legrövidebb hullámhosszánál nagyobb hullámhosszú tartományát lefedjük a másik színháromszöggel, ahol a két színháromszög közös területeinek megfelelő színárnyalatok mindkét színháromszögben azonosak, azaz megfelelnek a bemenő színjeleknek a képcső foszforpontjaira jellemző első színháromszögben megfelelő színárnyalatnak.

Előnyösen a mátrix-transzformációval negatív intenzitásértéket adó, a két színháromszög közös területén kívül eső színárnyalat intenzitás jelét a negatív intenzitás értékéből' nullához közelítő logaritmikus, aszimptotikus függvény szerint képezzük.

A feladat találmány szerinti megoldása továbbá olyan, TV-kép színes képpontjainak előállítására alkalmas berendezés, amelyben a fényforrások közül a legrövidebb hullámhosszú fényforrás hullámhossza legfeljebb 470 nm, a további fényforrások hullámhosszai a foszforens képernyő színháromszögének sarokpontjain és határoló vonalain kívül eső hullámhosszúak, és az általuk képzett színháromszög a foszforens képernyőnek megfelelő színháromszög legalább két, a színháromszög legkisebb hullámhosszú sarokpontjánál nagyobb hullámhosszú sarokpontját fedi, az átalakító fokozat a két színháromszög közöt területén a bemenőjelek által meghatározott színárnyalatú képpontot adóan van kialakítva.

Előnyösen a bemenő fokozat és az átalakító fokozat világosságjel és színkülönbségjelek feldolgozására alkalmasan van kialakítva.

Célszerűen a jelfeldolgozó fokozat átalakító fokozata ellenállásokból alkotott, a mátrix-transzformációt meghatározó összegzőket tartalmazó mátrix-egységgel van kialakítva.

Előnyösen a jelfeldolgozó fokozat átalakító fokozata kimenetenként egy, mátrix-együtthatóknak megfelelő ellenállásokból képzett mátrix kimenetére csatlakoztatott műveleti erősítőt tartalmaz.

A berendezésnek célszerűen ellenállásokat tartalmazó, cserélhető mátrix-egysége van.

HU 212 690 Β

Előnyösen a fényforrások lézerek, amelyek fényútjában villamos jelekkel vezérelhető fényintenzitás modulátorok vannak elrendezve, ill. félvezető lézerek vagy LED-ek.

A találmány szerinti eljárással gyakorlatilag a színes TV-képcsövön megjeleníthető minden színárnyalat valósághűen megjeleníthető, csak a CIE diagram sötétkék, 470 nm alatti tartományában fordul elő eltérés. Ez azért elhanyagolható eltérés, mert az emberi szem ebben a tartományban alig képes a sötétkék színek között különbséget tenni, általában a legtöbb sötétkéket feketének látja.

Az a tartomány, amelyben legkevésbé lényeges a színárnyalatok pontos transzformálása, az International Commission on Illumination (CIE 1924, CIE 1951) által meghatározott spektrális érzékenységi görbékből nyerhető. A spektrális fényérzékenységi görbék közelítőleg Gauss-görbe alakúak, 40 nm Gauss-szélességgel. A görbék maximuma 510 nm-nél van éjszakai látásra vonatkozóan és 560 nm-nél nappali látásra vonatkozóan. Ebből az következik, hogy az emberi szem a sötétkék színeket az 510+40 nm tartományban képes egymástól megkülönböztetni. Minthogy a 470 nm-nél nagyobb hullámhosszú színárnyalatokat a találmány szerint helyesen visszaadjuk, az ezalatti tartomány pedig a szem érzékenységének maximumától távol esik, az eltérés szinte észrevehetetlen. Nappal, ami leginkább megfelel a legtöbb videó képnek, a 470 nm-nél rövidebb hullámhosszú színekre a szem érzékenysége a maximum 10%-a alatt van, így az ilyen színárnyalatok teljesen el is hagyhatók.

Az ismert megoldás, amelyben a zöld színárnyalatok egy része nem adható színhelyesen vissza az alkalmazott lézerek adott hullámhossza miatt, a találmány szerinti megoldásnál jóval kedvezőtlenebb, mert az emberi szem a zöld színárnyalatokra különösen érzékeny.

A találmány szerint elkerülhető a dye lézer fényforrások alkalmazása - megfelelő lézerek megválasztása és egyszerű mátrix-transzformáció alkalmazása révén, így is színhelyes képvisszaadás valósítható meg - a teljes színtartományban, amely a jó képhez szükséges jelentősen nagyobb fényintenzitással, mint amely dye lézerrel elérhető, az arra jellemző teljesítményveszteség nélkül.

Annak ellenére, hogy az 1990. évi „HDTV - a new médium konstanci konferencián uralkodó nézetek szerint a 2000-ik év előtt nem várható igazán jó, színhelyes kép- és hangvisszaadás a HDTV rendszer végfelhasználói készülékeitől, a találmány a színhelyes képvisszaadást már most, a mai eszközökkel lehetővé teszi, ami a szakemberek számára meglepő eredmény.

A találmány szerinti berendezés előnye, hogy lehetővé teszi a találmány szerinti eljárás alkalmazását és a TV-kép színhelyes, nagy fényerejű visszaadását (kivéve a majdnem fekete sötétkék színárnyalatokat). A berendezés bemenő fokozata ismert áramkör, a cserélhető mátrixegység egyszerűvé teszi a berendezés adaptálását a különböző fényforrásokhoz és bemenő színjelrendszerekhez. Az ellenállás-mátrixok vastagréteg integrált áramkörrel előnyösen megvalósíthatók. A berendezéshez alkalmazott fényforrások MHz tartományban is megfelelően modulálhatók és nagy fényerejűek. A legalkalmasabbak a fényforrások közül a lézeres fényforrások, így a nemesgáz-lézerek, pl. argonkeverék-lézerek, kriptonkeverék-lézerek, amelyek a költségek tekintetében is kedvezően alkalmazhatók. Ezek a lézerek statikus, állandó intenzitású fénykibocsátásúak, a fénynyalábjuk modulációját külön modulátor egységek végzik. A modulátorok alkalmazása elhagyható félvezető-lézerek, LED-ek fényforrásként történő alkalmazása esetén, mert ezek fényereje közvetlenül is modulálható a MHz-es tartományban.

Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra tv képvetítő rendszer elvi rajza, a

2. ábra CIE-diagram, a

3. ábra a berendezés jelfeldolgozó egységének tömbvázlata.

Az 1. ábra szerinti tv képvetítő rendszerben a találmány szerinti berendezés 20 jelfeldolgozó fokozatának 21,22, 23 bemenetelre jutó K, L, M bemenő jeleket a vele összekapcsolt 10 bemenő fokozat 12,14,16 kimenetein nyerjük. A 10 bemenő fokozat például egy tv vevőkészülék színdekódert is tartalmazó vevőrésze. A K, L, M bemenő jelek pl. R, G, B színjelek, amelyeket általában egy képcső vezérlésére használnak fel. A 20 jelfeldolgozó fokozat a 26, 27, 28 kimenetein megjelenő, fényforrások fénynyalábját moduláló R’, G’, B’ színjeleket képez a K, L, M bemenő jelekből. A 20 jelfeldolgozó fokozat felépítését és működését a későbbiekben a 3. ábra kapcsán ismertetjük részletesebben.

A 20 jelfeldolgozó fokozat 26, 27, 28 kimeneteire egy-egy 30, 40, 50 fényforrás 32, 42, 52 lézerének fényútjában elrendezett 34, 44, 54 modulátor vezérlő bemenete van kötve. Az R’, G’, B’ színjelekkel vezérelt 34, 44, 54 modulátorok a 32,42, 52 lézerek állandó intenzitású fényét moduláló, ismert DKDP kristályok. A modulált 36, 46, 56 lézersugarak útjában 60 eltérítőrendszer van elrendezve, amely egy optikai rendszer. A 60 eltérítőrendszer a modulált 36, 46, 56 lézersugarakat egy nyalábbá, összetett 66 lézersugárrá összefogja ismert módon, dikroikus tükrök segítségével és a 66 lézersugarat 70 képernyőre vetíti egy 74 képpontot képezve, amit képraszternek megfelelően eltérítve a 70 képernyő felületét soronként letapogatja. Ezenkívül optikai fókuszáló eszközt is tartalmazhat a 60 eltérítőrendszer, ami a képélességet javítja.

A 60 eltérítőrendszer eltérítő része például gyorsan forgó tükröt tartalmaz, amely tükör forgása a 10 bemenő fokozat szinkronizáló 18 kimenetéről 62 bemenetére érkező szinkronjelekkel van szinkronizálva.

A 70 képernyőn történő képalkotás módja ismert. A képernyőt letapogató, összetett 66 lézersugár által létrehozott 74 képpont színe minden pillanatban a három, különböző színű lézer modulált fénysugara pillanatnyi értékével meghatározott, ez viszont a bemenő jeliekkel arányos. A példa szerinti berendezésben kripton-gázlézereket alkalmaztunk, amelyek hullámhosszai rendre

HU 212 690 Β az alábbiak: 470 nm kék, 545 nm zöld és 620 nm vörös. Ezek a hullámhosszak eltérnek a foszfor képpontos televíziós képcső színháromszögének sarkait képező R, G, B színek hullámhosszától, ezért a lézerrel nyert tv kép színei korrekció nélkül nem természetesek, hibásak. E színhiba korrigálására szolgál a 20 jelfeldolgozó fokozat, amely korrigált R’, G’, B’ színjeleket képez a hagyományos, képcsöves TV vevőkészüléknek megfelelő színjelekből vagy színkülönbségi jelekből.

A színárnyalatok a CIE vektortérben x, y tengelyekbe eső értékekkel kifejezett vektorokkal jellemezhetők. A 2. ábrán CIE diagram van feltüntetve, benne a foszforens (foszforképpontos) képcső sraffozott 440 színháromszögével, amelynek sarkait az R, G, B színjelek képezik és egy a találmány szerinti megoldásra jellemző másik, R’, G’, B’ színjei sarokpontú 450 színháromszöggel. A második 450 színháromszög az elsőhöz képest kissé elfordult és megnyújtott alakú, az elsőből lineáris mátrix szorzással képezhető. Ha a 20 jelfeldolgozó fokozat K, L, M bemenő jelei R, G, B színjelek, az alábbi transzformációs mátrix szerint képezhető a második 450 színháromszögbeli R’, G’, B’ színjei:

R ⁼ a, j R + 3]₂G + 3|βΒ

G - a₂|R + a₂₂G + a₂₃B

B — a₃|R + a₃₂G + a₃₃B azaz

R’		R
^G’í	= a	G
B’		B

A mátrix szorzótényezői az esetben, ha a bemenő jel R, G, B színjei és a lézer fényforrások hullámhossza 620 nm, 545 nm és 470 nm, az alábbiak (la. táblázat): π ] | — 1,24 —θ' 15 3] ₃ ⁼ —0,09 a₂₁ = -0,09 a₂₂ = 1,05 a₂₃ = 0,03 a₃j — —0,02 a₃₂ — —0,14 a₃₃ =1,16

Ha a lézerek hullámhossza 647,1 nm vörös,

514.5 nm zöld és 458 nm kék, akkor a mátrix szorzótényezői az alábbiak (lb. táblázat):

a,,= 0,5677 a₁₂ = 0,41 a₁₃ = 0,0144 a₂₁ = 0,0868 a₂₂ = 0,8597 a₂₃ = 0,0543 a_3I = 0,0091 a₃₂ = 0,016 a₃₃ = 0,9753

Később, a 3. ábra kapcsán részletesen ismertetjük az R, G, B színjei rendszerből az R’, G’, B’ színjei rendszerbe történő transzformáció folyamatát, annak az áramköri elrendezésben történő megvalósítását.

A fenti példákban a K, L, M bemenő jelek R, G, B színjelek voltak. A második 450 színháromszög szerinti, korrigált R’, G’, B’ színjelek képezhetők az Y világosságjel és két U, V vagy I, Q színkülönbségjel feldolgozásával is. Az alábbiakban PÁL rendszerű jelek átalakítására alkalmas mátrixot ismertetünk, de ezzel analóg módon történhet az NTSC vagy SECAM videojelek mátrix-transzformációja is.

PÁL rendszerben az R, G, B színjelek képzése az alábbi mátrixszal történhet:

R I	1 0	1	Y
G -	1 -L_b/L_g	—Lr/L_g	u
B	1 1	0	V

ahol L_r, L_g, L_b világosság-koefficiensek, amelyek mellett az Y világosságjel az R, G, B színjelekből az alábbi összefüggés szerint képezhető:

Y = L_r R + L_G · G + Lg · B, ahol Lr + L_G + Lg = 1 A transzformációs mátrixot b-vel jelölve:

R G	= b	Y u
B		V

azaz az R, G, B színjeleket az Y világosságjelből és az U, V színkülönbségi jelekből mátrix-transzformáció útján nyertük. Az így nyert R, G, B színjelek korrigálása a már leírt módon történik. Minthogy mindkét transzformáció lineáris, érvényes az alábbi összefüggés:

R’		Y
G’	= (ab)	u
B’		V

Ez az egyenlet azt mutatja, hogy két mátrix áramkör helyett egy mátrix-transzformációval megoldható az átalakítás egy harmadik féle mátrix alkalmazásával, amelynek koefficiensei a két mátrix összeszorzásából adódnak (a · b). Ha a 20 jelfeldolgozó fokozatban ilyen mátrix van beépítve, akkor a fokozat Y és U, V (PÁL) vagy Y és I, Q (NTSC, SECAM) videojeleket képes közvetlenül feldolgozni R’, G’, B’ színjelekké. Ez csökkenti az átalakítással kapcsolatos ráfordításokat.

A 2. ábra szerinti CIE diagramon feltüntetett színháromszögek összevetésével szemléletesen követhetők a vetítési rendszerek problémái. A diagram 410 ordinátájára és 420 abszcisszájára a relatív színtelítettség-értékek vannak felvíve. A diagram 400 színgörbéjén helyezkednek el a vizuálisan még éppen észlelhető színek (I. C. I. háromszög). Az ábra nagy pontjai tájékozódási pontok: a görbén a 700 nm, 550 nm és 380 nm-nek megfelelő pontok.

Az R, G, B színjei sarokpontok között kifeszített, sraffozott 440 színháromszög a TV-képcső EBU szabvány szerinti lehetséges színárnyalatait reprezentálja. Az ábrán egy színezetet (a színezet domináns hullámhosszát) egy az adott színárnyalatnak megfelelő ponton át egy szabványos színtelen (fehér - fekete) D65 pontig húzott egyenesnek a 400 színgörbével alkotott metszéspontja adja. Minthogy a színgörbe mentén a kéktől a vörösig növekvő hullámhosszak vannak felvíve, a metszéspont hullámhosszban leolvasható.

A 2. ábra szerinti CIE diagramban folyamatos vonallal jelölt másik 450 színháromszög sarokpontjai az R’, G’, B’ színjeleknek megfeleltetett 620 nm, 545 nm és 470 nm hullámhosszú színek, amelyeket az első példában alkalmaztunk. Az ábrában a lézer fényforrások hullámhosszának megfelelő sarokpontokat is R’, G’, B’-vel jelöltük az azonosítás kedvéért, de R’, G’, B’-vel jelöljük általában a fenti második 450 színháromszögben megjeleníthető színárnyalatok vezérlő villamosjeleit is!

Ez a második 450 színháromszög tartalmazza azokat a színárnyalatokat, amelyek a fenti hullámhosszú lézer fényforrásokkal felszerelt vetítő berendezéssel megjeleníthetők. A két 440, 450 színháromszög és azok sarokpontjai összevetéséből az tűnik ki, hogy a második 450 színháromszög nem fedi teljesen az első

HU 212 690 Β

440 színháromszöget. A két színháromszög közös területe kisebb, mint a foszforens képcső színárnyalatait magába foglaló első 440 színháromszög területe, az első 440 színháromszögnek egy kis része a B színjei sarokpont (alapszín) környezetében, a sötétkék színárnyalatok tartományában nem jeleníthető meg a lézeres vetítő berendezéssel. Amint azt már kifejtettük, ennek a sötétkék tartománynak az elmaradása vagy torzulása a megjelenített képben csak elhanyagolható színtorzulást okoz.

Ez a hiba is elkerülhető, ha olyan rövid hullámhosszú kék lézert alkalmazunk, ami biztosítja, hogy az egész első 440 színháromszöget lefedje a második 450 színháromszög. A kék tartomány egésze megjeleníthető a COHERENT cég által gyártott „Skylight 400” sorozatú lézer fényforrások és a Schott, Mainz cég által gyártott BP 558 és BP 514,5 szűrők alkalmazásával. Ebben a rendszerben a vörös alapszínt krypton lézerrel, a kék és zöld alapszíneket argon lézerrel állítottuk elő, így az alapszínek rendre 647,1 nm vörös, 514,5 nm zöld és 468 nm kék hullámhosszúak. Az ennek megfelelő színháromszög a 2. ábrán szaggatott vonallal van ábrázolva. Az ábrából kitűnik, hogy ez a színháromszög az R, G, B színjelekkel az első 440 színháromszögben előállítható minden színárnyalatot magába foglal.

A 3. ábrán a 20 jelfeldolgozó fokozat tömbvázlata van feltüntetve, amely fokozatnak 21,22, 23 bemenetel és 26, 27, 28 kimenetei vannak. A 21, 22, 23 bemenetekre K, L, M bemenőjelek jutnak a bemenő fokozat kimenetéről. Ezek a K,L,M bemenőjelek vagy R, G, B színjelek, vagy Y világosságjel és két U, V vagy I, Q színkülönbségjel tv normától függően. Az alkalmazandó mátrix-transzformáció szorzótényezői a feldolgozandó bemenőjelek paramétereitől függően vannak megválasztva. A mátrix-transzformáció 80 átalakító fokozatban történik, amely 80 átalakító fokozat 81, 82, 83 bemenetel azonosak a 20 jelfeldolgozó fokozat 21, 22, 23 bemenetéivel, ill. azzal közvetlenül össze vannak kötve. A 80 átalakító fokozat 86, 87, 88 kimenetei 150, 250, 350 trimmerpotenciométeren át 160, 260, 360 kimenő erősítőre vannak csatlakoztatva, amely 160, 260, 360 kimenő erősítők kimenete a 20 jelfeldolgozó fokozat 26, 27, 28 kimeneteit alkotja, amely kimeneteken a K, L, M bemenőjel a mátrix-transzformáció után R’, G’, B’ színjeiként jelenik meg. A 150, 250, 350 trimmerpotenciométerek beépítése a modulátor karakterisztikák egy szérián belül előforduló eltéréseinek kompenzálását teszi lehetővé.

A mátrix-transzformáció maga 100, 200, 300 viszszacsatoló ellenálláson át negatívan visszacsatolt 140, 240, 340 műveleti erősítőkben, ill. ezek bemenő körében történik, amely műveleti erősítők bemenetére továbbá három 110, 120, 130; 210, 220, 230; 310, 320, 330 soros ellenállás van kötve összegző fokozatot képezve a visszacsatolt 140, 240, 340 műveleti erősítők bemenetén. A 110, 120, 130; 210, 220, 230; 310, 320, 330 soros ellenállások értéke, ill. értékarányai a mátrix szorzótényezőinek megfelelően vannak megválasztva, így mindegyik műveleti erősítő a rá csatlakoztatott soros ellenállásokkal a mátrix szorzótényezőinek megfelelő arányban leosztott jelek számára egy-egy öszszegző fokozatot alkot. A mátrix szorzótényezőit az alábbi ellenállások relatív értékei adják;

100 soros ellenállás/l 10 soros ellenállás = (a_n)

100 soros ellenállás/l 20 soros ellenállás = (a₁₂)

100 soros ellenállás/l 30 soros ellenállás = (a₁₃)

200 soros ellenállás/210 soros ellenállás = (a₂₁)

200 soros ellenállás/220 soros ellenállás = (a₂₂)

200 soros ellenállás/230 soros ellenállás = (a₂₃)

300 soros ellenállás/310 soros ellenállás = (a₃,)

300 soros ellenállás/320 soros ellenállás = (a₃₂)

300 soros ellenállás/330 soros ellenállás = (a₃₃)

Az 1. ábra kapcsán vázolt példában negatív együtthatók is előfordulnak, ezért nem mindegyik soros ellenállás csatlakoztatható közvetlenül a 80 átalakító fokozat 81,82, 83 bemenetelre. A 81,82, 83 bemenetekre közvetlenül nem csatlakoztatható 120, 130; 210, 230; 310, 320 soros ellenállások egy-egy 145, 245, 345 inverteren át vannak a megfelelő 81, 82, 83 bemenetre csatlakoztatva. A 80 átalakító fokozat mindegyik 81, 82, 83 bemenetére egy 145,245, 345 inverter bemenete van csatlakoztatva. A 3. ábra szerinti elrendezés olyan példára vonatkozik, amelyben a 20 jelfeldolgozó fokozat bemenő jelei R, G, B színjelek. Ez esetben és negatív visszacsatoló ellenállásként 1 kfí-os ellenállásokat alkalmazva, az alábbi értékek adódnak a soros ellenállásokra:

110 soros ellenállás	1 kí2
120 soros ellenállás	8,16 kn
130 soros ellenállás	13,74kn
210 soros ellenállás	14,62kn
220 soros ellenállás	l,18kn
230 soros ellenállás	43,67 kn
310 soros ellenállás	55,25 kn
320 soros ellenállás	9,05 kn
330 soros ellenállás	1,07 kn
Az lb. táblázat szerinti mátrix-együtthatók ugyan-

ilyen módon képezhetők, figyelembe kell azonban venni, hogy e példa szerinti esetben nem képződnek negatív együtthatók a transzformáció során, tehát egyik bemenőjelet sem kell invertálni.

A 140, 240, 340 műveleti erősítők soros 142, 242, 342 kimeneti ellenállással csatlakoznak a 80 átalakító fokozat megfelelő 86, 87, 88 kimenetére. A 3. ábra szerinti példában a 142, 242, 342 kimeneti ellenállások értéke 51 Ω az 50 Ω-os videó kábel illesztés érdekében. A 142, 242, 342 kimeneti ellenállás után az esetleges nemkívánt polaritású jelrészleteket levágó 144, 244, 344 dióda van az áramkörbe iktatva, amely 144, 244, 344 diódák másrészt a küszöbfeszültségüknek megfelelő feszültségre vannak kapcsolva annak érdekében, hogy a levágás 0 V-nál történjék. A 3. ábra szerinti példában a 144, 244, 344 diódák anódjukkal a 142, 242, 342 kimeneti ellenállásra, katódjukkal -0,7 V-os feszültségforrásra vannak kapcsolva, tehát a műveleti erősítők kimenőjelének pozitív tartományba eső részeit vágják ki a kimenőjelből. A 0,7 V a 144, 244, 344 diódák küszöbfeszültségének felel meg, mert azok szilíciumdiódák. Ha más diódát, például germánium

HU 212 690 Β diódát alkalmazunk, a feszültségforrás feszültségét is ennek megfelelően szükséges megválasztani, tehát pl. germánium dióda esetén 0,2 V-ra választjuk.

A diódák I/U karakterisztikája rendszerint exponenciális jellegű, ami a kimenő jelek 0 V körüli tartományában jelcsökkenést okoz, ami a diódák válogatásával a nemkívánatos polaritás irányában eltolható. Ilyen nemkívánatos jelkomponensek akkor jelennek meg, ha a színháromszögek közös területén kívül eső színárnyalatot transzformálunk. Láng javaslata szerint a levágást pont pontosan nulla volt legyen. Ezzel szemben egy logaritmikus átmenetű levágásnak megvan az az előnye, hogy a közös területen kívüleső színárnyalatok is megjelennek a képben, ha nem is színárnyalatként, de legalább a kontrasztban.

A diódák aszimptotikus viselkedésének hatását a jelre befolyásolja a 142, 244, 342 kimeneti ellenállások értéke. Ez a példánkban 51 Ω, tehát viszonylag kicsi érték, így a dióda logaritmikus karakterisztikájának hatása a kimenő színjeire csak a 0 V körüli, nagyon szűk feszültségtartományban érvényesül, egyébként a kimenő jelben torzítást nem okoz.

A 20 jelfeldolgozó fokozat nem csak az R, G, B színjeleket képes R’, G’, B’ színjelekké feldolgozni, hanem megfelelő mátrix beépítésével az Y világosságjelet és két U, V vagy I, Q színkülönbséget is. Ehhez azonban más mátrix-egység szükséges más szorzótényezőkkel és egyes bemenetek polaritását is változtatni szükséges.

A 3. ábra szerinti 80 átalakító fokozatban a 90 mátrixegység cserélhető, 91-99 csatlakozó érintkezőkkel rendelkező dugaszolható csatlakozóval van a 80 átalakító fokozatba illesztve. A dugaszolható 90 mátrix-egység tartalmazza a rendszernek megfelelő értékű 110, 120, 130, 210, 220, 230, 310, 320, 330 soros ellenállásokat egymással összekötve és szabad végükkel a megfelelő csatlakozópontra kötve, amely csatlakozó aljzatára rá vannak kötve a 145, 245, 345 inverterek be- és kimenő pontjai. A csatlakozó 97, 98, 99 csatlakozó érintkezői kimeneti pontok, amelyek az aljzaton egy-egy negatív visszacsatolású 140, 240, 340 műveleti erősítő bemenő pontjai, az aljzaton a 91, 92, 93 csatlakozó érintkezők a 80 átalakító fokozat 81, 82, 83 bemenetéivel vannak összekötve, míg a 94, 95, 96 csatlakozó érintkezők a 145, 245, 345 inverterek kimeneteivel vannak összekötve. Célszerűen a 90 mátrixegységekből különböző mátrixokat megtestesítő készletet alkalmazunk, amely készletből a megfelelő mátrix-egység bedugaszolásával a berendezésünket illesztjük az alkalmazási paraméterekhez. Nem csak a különböző bemenő jel-rendszerekhez illeszthető így a berendezés, hanem az egyedi fényforrások hullámhosszának eltéréseihez is illeszthető a berendezés a színhelyes képvisszaadás érdekében. Az ilyen eltérések lehetnek a fényutakban elrendezett optikai eszközök átviteli karakterisztikáinak különbözőségeiből, vagy a lézerek eltéréseiből eredőek.

A 90 mátrix-egységek vastagrétegű integrált áramkörökként is megvalósíthatóak, ez a technika lehetővé teszi megfelelően pontos ellenállásértékek előállítását.

Amint azt említettük, két argonkeverék gázlézert és egy kryptonkeverék gázlézert és szűrőket alkalmaztunk fényforrásként, de alkalmazhatók dye lézerek is a fénypontok előállítására. A gázlézerek fénysugara közvetlenül nem modulálható a szükséges gyorsasággal, ezért a 32, 42, 52 lézerek fényútjába külön 34, 44, 54 modulátorok vannak beépítve. Várható, hogy rövidesen hozzáférhetővé válnak olyan félvezető lézerek is, amelyek a néhány MHz frekvenciatartományban közvetlenül modulálhatók.

Az alkalmazható fényforrások azonban nincsenek a lézerekre korlátozva. Bármely megfelelően fókuszálható fényforrás alkalmazható, amellyel a képernyő letapogatható és amely fényfonások által meghatározott színháromszög a jelen találmány szerinti kritériumokat kielégíti.

Alkalmazható háromnál több fényforrás is a kép színhelyességének javítása érdekében. A kiegészítő fényforrás vagy fényforrások meghajtó jele is a 20 jelfeldolgozó fokozatban képezhető a fenti elvek szerint, mátrix-transzformációval. Ennek érdekében a 80 átalakító fokozatba további műveleti erősítő lehet beépítve, megfelelő további mátrixsomak megfelelő osztó és összegző fokozatra kapcsolva.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás TV-kép színes képpontjainak (74) előállítására CIE diagramon foszforens képernyő színháromszögének (440) sarokpontjait képező, különböző hullámhosszú színjelekkel (R, G, B) jellemzett színárnyalatú képpontok másik színháromszög (450) szerinti hullámhosszú színjelekkel (R’, G’, B’) történő megjelenítése útján, amely másik színháromszög (450) a foszforens képernyő színháromszögének (440) területét legalább részben fedi, amely eljárásban a foszforens képernyő színháromszögének (440) megfelelő hullámhosszú színjeleket (R, G, B) vagy ezekből képezett jeleket mátrixolással a másik színháromszög (450) szerinti színjelekké (R’, G’, B’) transzformáljuk, azzal jellemezve, hogy a másik színháromszög (450) szerinti színjelek (R’, G’, B’) legrövidebb hullámhosszát 470 nm-re vagy annál rövidebbre választjuk és a másik színháromszög (450) további sarokpontjainak megválasztásával a foszforens képernyő színháromszögének (440) legrövidebb hullámhosszánál nagyobb hullámhosszú tartományát lefedjük a másik színháromszöggel (450), ahol a két színháromszög (440, 450) közös területeinek megfelelő színárnyalatok mindkét színháromszögben (440, 450) azonosak.

(Elsőbbsége: 1993. 03.04.)
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mátrix-transzformációval negatív intenzitás-értéket adó, a két színháromszög (440, 450) közös területén kívül eső színárnyalat intenzitás jelét a negatív intenzitás értékéből nullához közelítő logaritmikus, aszimptotikus függvény szerint képezzük.

(Elsőbbsége: 1993. 12. 30.)
3. Berendezés TV-kép színes képpontjainak (74)

HU 212 690 Β előállítására CIE diagramon foszforens képernyő színháromszögének (440) sarokpontjait képező, különböző hullámhosszú színjelekkel (R, G, B) jellemzett színárnyalatú képpontok másik színháromszög (450) szerinti hullámhosszú színjelekkel (R’, G’, B’), az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás alkalmazásával történő megjelenítése útján, színjelekkel vezérelt legalább három fényforrással (30, 40, 50), a színjelekkel arányos három bemenő jelet (K, L, M) feldolgozó bemenő fokozattal (10) és a fényforrásokat (30, 40, 50) vezérlő jeleket előállító jelfeldolgozó fokozattal (20), amely jelfeldolgozó fokozat (20) mátrix-transzformáló átalakító fokozattal van kialakítva, azzal jellemezve, hogy a fényforrások (30, 40, 50) közül a legrövidebb hullámhosszú fényforrás (50) hullámhossza legfeljebb 470 nm, a további fényforrások (30, 40) hullámhosszai a foszforens képernyő színháromszögének (440) sarokpontjain és határoló vonalain kívül eső hullámhosszúak és az általuk képzett színháromszög (450) a foszforens képernyőnek megfelelő színháromszög (440) legalább két, a színháromszög (440) legkisebb hullámhosszú sarokpontjánál nagyobb hullámhosszú sarokpontját fedi, az átalakító fokozat (80) a két színháromszög (440, 450) közös területén a bemenőjelek (K, L, M) által meghatározott színárnyalatú képpontot (74) adóan van kialakítva.

(Elsőbbsége: 1993. 03. 04.)
4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a bemenő fokozat (10) és az átalakító fokozat (80) világosságjel (Y) és színkülönbségjelek (U, V; 1, Q) feldolgozására alkalmasan van kialakítva.

(Elsőbbsége: 1993. 03. 04.)
5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó fokozat (20) átalakító fokozata (80) soros ellenállásokból (110, 120, 130, 210, 220, 230, 310, 320, 330) alkotott, a mátrix-transzformációt meghatározó összegzőket tartalmazó mátrixegységgel (90) van kialakítva.

(Elsőbbsége: 1993.03.04.)
6. A 3-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelfeldolgozó fokozat (20) átalakító fokozata (80) kimenetenként egy, mátrixegyütthatóknak megfelelő soros ellenállásokból (110, 120, 130, 210, 220, 230, 310, 320, 330) képzett mátrix kimenetére csatlakoztatott műveleti erősítőt (140, 240, 340) tartalmaz.

(Elsőbbsége: 1993.03.04.)
7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy soros ellenállásokat (110, 120, 130, 210, 220, 230, 310, 320, 330) tartalmazó, cserélhető mátrixegysége (90) van.

(Elsőbbsége: 1993.03.04.)
8. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fényforrások (30, 40, 50) lézerek (32, 42, 52), amelyek fényútjában villamos jelekkel vezérelhető fényintenzitás modulátorok (34, 44, 54) vannak elrendezve.

(Elsőbbsége: 1993.03.04.)
9. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fényforrások (30, 40, 50) félvezető lézerek vagy LED-ek.