RU1777249C - Гамма-корректор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам нелинейной обработки сигнала и может быть использовано в телевизионной технике дл  гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики дл  функционального преобразовани  сигналов. Цель изобретени  - повышение точности гамма- передаточной характеристики. N блоков умножени  1.1....1. N совместно с первым 2 и вторым 5 сумматорами и с блоком 3 управлени  формируют гаситель и знаменатель аппроксимирующего полинома, значение которого выдел етс  на выходе блока 4 делени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

иг

-5

Ј

Фиг.1

Изобретение относитс  к устройствам нелинейной обработки сигнала и может быть использовано в телевизионной технике дл  гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики дл  функционального преобразовани  сигналов,

Известно устройство гамма-корректора (за вка ЕПВ N0.086.958), содержащее устройство гамма-коррекции и устройство суммировани . Также известно устройство телевизионного гамма-корректора ЕПВ N 0.087.181), которое содержит шесть резисторов , дифференциальный усилитель, цепь обратной св зи с нелинейной характеристикой . Общими недостатками этих устройств  вл етс  мала  точность и температурна  нестабильность передаточной характеристики , а дл  первого устройства и сложность технической реализации устройства гамма- коррекции. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  гамма-корректор (1), содержащий первую и вторую схему смешени , схему гамма-коррекции с фиксированной степенью схему изменени  степени гамма-коррекции, схему фиксации, устройство выборки-хранени , операционный усилитель, процессор, блок пам ти, дисплей и ЦАП.

Но данное устройство обладает следующими недостатками: дл  поддержани  точностных качеств устройства требуетс  введение в видеосигнал дополнительных элементов, как то опознавательных импульсов на гас щих интервалах дл  поддержани  стабильности гаммы и дополнительного пьедестала, величина которого измен етс  в зависимости от показател  степени гаммы . Это позвол ет улучшить характеристики в сравнении с подобными аналоговыми устройствами формировани  у-передаточной характеристики. Но тем не менее, в данном устройстве остаютс  3 источника нестабильности: устройство изменени  степени гамма-коррекции, устройство стабили- зации уровн  подставки, устройство отслеживани  уровн  вспомогательного импульса . Последние два устройства вследствие неидеальности и разброса параметров используемых в них операционных усилителей и температурного дрейфа имеют нестабильность до 2%. В устройстве изменени  степени гамма-коррекции происходит накопление ошибок нестабильности от температурного дрейфа элементов, от неточности стабилизации уровн  подставки и неточности отслеживани  уровн  вспомогательного импульса. В результате суммировани  всех погрешностей обща  ошибка может достигать Ч3% (в середине диапазона). К кра м диапазона регулировки ошибка возрастает

еще в 2 раза. С учетом того, что неидеальность каналов RGB трехтрубочной камеры наиболее сильно ощущаетс  в области темных участков изображени  (Кус за счет гамма-коррекции до 6 раз), точности гамма-коррекции данной схемы недостаточно дл  высококачественной цветной передающей камеры, в особенности камеры ТВВЧ (телевидение высокой четкости).

0 Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение точности формировани  гамма-передаточной характеристики.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в устройство, содержащее как и

5 прототип перемножитель и блок управлени , введены N-1 блоки умножени , первый и второй сумматоры и блок делени , первый и второй входы первого блока умножени , а также первые входы N-1 блоков умножени 

0 и первого и второго сумматоров соединены между собой и  вл ютс  входом устройства, N-1 блоков умножени  соединены последовательно , а их выходы соединены с соответствующими входами сумматора.

5 управл ющие входы сумматора соединены с выходами блока управлени , выходы первого и второго сумматоров соединены с соответствующими входами блока делени , выход которого  вл етс  выходом устройст0 ва.

Совокупность указанных признаков, характеризующих предлагаемое решение не присуща ни одному из известных технических решений и  вл етс  новой.

5 Введение N-1 блоков умножени , сумматоров и блока делени  со св з ми между собой и другими блоками устройства, как описано выше, позволило повысить точность формировани  и температурную ста0 бильность гамма передаточной характеристики за счет формировани  ее полиномиальным способом..

Введение N-1 блоков умножени  позвол ет получить степенную функцию от вход5 ного сигнала с пиковой ошибкой не более 0,7-1% (Тимонтеев В.Н. и др. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре, М.: Радио и св зь, 1982, с. 39-72). Сумматор позвол ет обеспечить точ0 ность суммировани  0,25% с неидентичностью между каналами до 0,1%. Если проводить дополнительную сортировку резисторов , задающих коэффициент суммиро- вани , то можно повысить точность

5 суммировани  до 0,1%. Суммарна  же точность предлагаемого устройства с учетом погрешностей не хуже 0,5-1 % во всем диапазоне изменени  гамма-характеристики.

Это позвол ет сделать вывод о том, что за вл емое техническое решение обладает

существенными отличи ми по отношению к известному решению.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - блок управлени ; на фиг, 3 - сумматор.

Гамма-корректор (фиг. 1) содержит N блоков умножени  1.1 -1.N, первый 2 и второй 5 сумматоры, блок 3 управлени , блок 4 делени . При этом первый и второй входы первого блока умножени  1.1, а также первые входы блоков умножени  1.2 -1 .N и сумматоров 2, 5 соединены между собой и  вл ютс  входом устройства, N - 1 блоков умножени  1.2 - 1.N соединены последовательно , а их выходы соединены с соответствующими входами сумматоров 2, 5, управл ющие входы сумматоров 2 и 5 объединены между собой и соединены с выходами блока 3 управлени , выходы сумматоров 2 и 5 соединены с соответствующими входами блока 4 делени , выход которого  вл етс  выходом устройства. Блоки умножени  1.1 - 1.N представл ют собой четырехквад- ратный аналоговый перемножитель.

Блок управлени  3 (фиг. 2) содержит 2N резисторов 5.1 - 5.2N, элемент посто нной пам ти 6, дешифратор 7, формирователь адреса 8. счетчик 9, задатчик гамма-характеристики 10 и генератор 11, причем выход элемента посто нной пам ти 6 подключен к входам данных 2N регистров 5.1 - 5.2N, вход записи К-го регистра (где К 1, 2,... 2N) подключен к соответствующему выходу дешифратора 7, адресный вход которого и адресный вход элемента посто нной пам ти б подключены к выходам формировател  адреса 8 и счетчика 9, тактовый выход которого соединен с выходом генератора 11, управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом формировател  адреса 8 и  вл етс  входом блока 3 управлени , выход задатчика гамма характеристики 12 подключен к информационному входу формировател  адреса 8, управл ющий выход которого соединен с выходом сброса счетчика 9.

Формирователь адреса гаммы может быть выполнен в виде АЦП.

Задатчик значени  гаммы выполнен в виде потенциометра, задающего напр жени  на аналоговом входе формировател  адреса гаммы.

Сумматор 2,5 (фиг. 3) содержит N коммутаторов 12.1 - 12.N, аналоговые входы которых  вл ютс  входами блока 2(5), входы управлени   вл ютс  входами управлени  блока 2(5). а аналоговые выходы коммутаторов 12.1 - 12.N через К резисторов R соединены с инвертирующим входом операционного усилител  12.N + 1. Между

инвертирующим входом усилител  i2.N + 1 и его выходом включены резисторы Ro6p. a неинвертирующий вход усилител  соединен с землей через резистор Яобщ. Выход

усилител  12N + 1  вл етс  выходом блока.

В основу работы устройства положен

следующий принцип. Нелинейную кривую,

каковой  вл етс  показательна  функци ,

можно аппроксимировать в общем случае

полиномом вида

х ai U +32 U2 +... +anUn

bit) +b2U2 +... +bnUn на который накладываютс  граничные услови  вида X, U е 0,1 при U О X 0. при U 1 X 1. Дл  реализации данного устройства , вначале необходимо рассчитать коэффициенты ап и bn дл  аппроксимации функции X - U с различным показателем у Г1РИ

работе устройства эти коэффициенты хран тс  в элементе пам ти 6.

Степень полинома выбираетс , исход  из требуемой точности аппроксимации показательной функции.

Работает устройство следующим образом .

На вход поступает видеосигнал U, из которого на перемножител х1.1 - 1.N формируютс  сигналы U, U2,...L)n. Сформированные сигналы поступают на соответствующие входы сумматоров 2.5 (фиг, 3), в которых с помощью коммутаторов 12,1 - 12.N и Усилител  12N + 1 формируютс  сигналы aiU + aaU2 + ... + anUn; biU + 02

U2+...+bnUn. С помощью коммутаторов 12.1 -12.N блока 2 задаютс  коэффициенты ai ап. а с помощью коммутаторов 12.1 - 12.N блока 5 задаютс  коэффициенты bi-bn. Задание коэффициентов осуществл етс  путем коммутации резисторов R.

Сформированные в сумматорах 2 и 5 сигналы aiU + 32U2 +...+ anUn и biU + b2 U2+...+ bnUn поступают на входы блока делени , в котором осуществл етс  операци 

Х aiU+a2U2+ ...+anUn

bi U -F-b.U2-K..-f-bnUn Рассмотрим работу блока 3 управлени . Дл  этого надо по снить способ размещени  данных о коэффициентах ап и bn в элементе посто нной пам ти 6. Пусть элемент 6 имеет К адресов. Тогда L старших адресов, определ емых из выражени  С Ј2 , где С - количество стопов (фиксированных значений ) гаммы (при значени х гаммы 0,3; 0,35;

0.4; 0,45; 0,5 L 3) будут определ ть области элемента посто нной пам ти б, в которых хранитс  информаци  о коэффициентах an и Ьп. Оставшиес  М K-L младших адресов, определ емых из выражени  2N 2м и

используютс  дл  выборки из области пам ти , определенный L старшими адресами, информации о коэффициентах ап, Ьл. Исход  из предложенной схемы размещени  данных в элементе пам ти 6, L старших адресов будет поступать с выхода формировател  адреса 8, а М младших адресов будет поступать с выхода счетчика 9. Дешифратор 7 подключен к М младшим адресам шины адреса .

При поступлении на вход блока 3 управлени  строчного гас щего импульса СГИ происходит разрешение работы формировател  адреса 8 и генератора 11. После преобразовани  напр жени , получаемого от задатчика гамма-характеристики 10 значени  гаммы в цифровой код формирователь 8 выдает сигнал, разрешающий работу счетчика 9 (снимает сигнал сброса). Счетчик 9 подсчитывает входные импульсы, поступающие от генератора 11 и выставл ет на своих выходах код, соответствующий числу подсчитанных импульсов. Выходные сигналы формировател  8 поступают по шине адреса на L старших адресов элемента посто нной пам ти 6, а выходные сигналы счетчика 9 поступают на М младших адресов элемента 6 и на вход дешифратора 7. В зависимости от кодовой комбинации на входе активизируетс  тот или иной выход дешифратора 7, соединенный входом разрешени  записи, соответствующего регистра 5.1 - 5.2N. в который производитс  запись кодов, извлеченных из элемента пам ти б поданному адресу. Процесс переписи информации из элемента пам ти 6 в регистры 5.1 -5.2N продолжаетс  в течение строчного гас щего импульса, подготавлива  устройство к работе на активной части строки. Тактова  частота генератора 11 выбираетс  исход  из количества регистров 5.1 - 5.2N таким образом, чтобы за врем  гас щего импульса информаци  была записана во все регистры. Из регистров информаци  поступает на входы управлени  коммутаторов 12.1 - 12.N блоков 2 и 5 таким образом, что с выхода регистра 5.1 на 12.1 с регистра 5.2 - на коммутатор 12.2 и т.д. В результате этого, коммутаторы подключают те из резисторов R, которые будут создавать требуемый коэффициент передачи an(bn).

Таким образом, к началу активной части строки устройство полностью готово к преобразованию видеосигнала. Соответствен-, но заданному значению гаммы задатчиком 10 выбраны из элемента пам ти б и записаны в регистры 5.1 - 5.2N коды, определ ющие коэффициенты an, bn ключи 12.1 - 12.N блоков 2 и 5 скоммутированы таким образом , чтобы усилители 12.N + 1 этих блоков

имели коэффициенты передачи соответственно выражени м atU + a2ll2 +...+ anil и biU + D2U2 +...+ bnUn. В блоке 4 делени  будет получено отношение этих полиномов

ai U +a2U2+...+anUn

biU +b2U2+... + bnUn Таким образом, на выходе устройства будет сформирован гамма-корректированный сигнал.

Предлагаемое устройство гамма-корректора позвол ет повысить точность и температурную стабильность нелинейной обработки видеосигнала. В насто щее врем  дл  нелинейного преобразовани  сигнала в телевизионной системе КД-1 используетс  блок КД-5 гамма-корректора, имеющий точность преобразовани  видеосигнала не хуже 3%, а с учетом температурного дрейфа элементов разброс характеристик преобразовани  видеосигнала между каналами R и G, R и В может достигать 7-8%. Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность преобразовани  до 0,5%, а разброс параметров между каналами до 1-1,5% за счет формировани  гамма-характеристики полиномиальным способом.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1- Гамма-корректор, содержащий блок умножени  и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности формировани  гамма-передаточной характеристики введены N-1 блоки умножени , где N - степень полинома, аппроксимирующего гамма-передаточную характеристику, первый и второй сумматоры и блок делени , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, а выход  вл етс  выходом гамма-корректора, информационный вход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров , к второму входу первого блока умножени  и к первым входам N блоков умножени , включенных последовательно, выход к-го (где k 1.2...N) блока умножени  подключен к (k + 1)-му входу первого и второго сумматоров , выход блока управлени  соединен с (k

   + 2)-м входом первого и второго сумматоров, причем вход блока управлени   вл етс  входом синхронизации гамма-корректора.
2. 2. Гамма-корректор поп. 1,отличающий с   тем, что блок управлени  содержит

   2N регистров, элемент посто нной пам ти, дешифратор, формирователь адреса, счетчик , задатчик гамма-характеристики и генератор , причем выход элемента посто нной пам ти подключен к входам данных 2N регистров , вход записи k-ro регистра (где k

   1.2...2N) подключен к соответствующему выходу дешифратора, адресный вход которого и адресный вход элемента посто нной пам ти подключены к выходам формировател  адреса и счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом генератора, управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом формировател  адреса и  вл етс  входом блока управлени , выход задатчика гамма-характеристики подключен к информационному входу формировател  адреса, управл ющий выход которого соединен с выходом сброса счетчика.

   Фм2

   Фиг.З