SU1058087A1 - Устройство дл гамма-коррекции телевизионного сигнала - Google Patents

Description

ел

00

О

00

v4 Изобретение относитс  к телевидению , в частности к устройствам коррекции амплитудной характеристи ки, и может быть использовано в ус ройствах цифрового телевидени . Известно устройство дл  гаммакоррекции телевизионного сигнала, содержащее два канала обработки, первый из которых содержит последо вательно соединенные фильтр нижних частот (ФНЧ) и гамма-корректор, а второй - фильтр верхних частот (ФВЧ) и гамма-корректор, выходы обоих каналов объединены сумматором м. Недостаток устройства - возможность использовани  его лишь в ана логовых телевизионных устройствах. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  гаммакоррекции , содержащее последовательно соединенные фильтр нижних частот, блок дискретизации, блок точного квантовани  и цифровой .гамма-корректор, генератор тактовы импульсов, выход которого подключе к тактовому входу блока дискретиза цуи, и блок управлени , выход кото рого подключен к управл ющему входу цифрового гамма-корректора 2 , Недостатки известного устройства заключаютс  в том, что в цифровом -корректоре при J 1 входной сигна подвергаетс  нелинейной обработке и в нем возникают искажени . Если проанализировать форму цифрового сигнала на выходе устройства, то оказываетс , что часть кодовых ком |бинаций в вых одном сигнале, не испол зуетс  вообще, в то врем  как на др iroM участке сигнала нескольким зна чени м входного кода соответствует одна и та же комбинаци  выходного, Например, при 1 начальном участке изменени  сигнала от О до 255 (в области темного) часть кодовых комбинаций отсутствует. Это приводит к по влению на изображении так называемых ложных контуров,так как на изображении отсутствуют гра дации  ркости, описываемые этими кодами. Низкое качество изображени , св занное с по влением искаже НИИ в виде ложных контуров, а такж то, что дл  реализации устройства требуетс  элементна  база с очень высоким быстродействием, так как обработка ведетс  во всей полосе частот сигнала. Цель изобретени  - повышение качества телевизионного сигнала без увеличени  числа уровней квантовани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  гаммакоррекции телевизионного сигнала, содержащее последовательно соединенные фильтр низких частот (ФНЧ ), вход которого  вл етс  входом устройства , первый блок дискретизации, блок точного квантовани  и цифровой гамма-корректор, к управл ющему входу которого подключен выход блока управлени , а также генератор тактовых импульсов (ГТИ), первый выход которого соединен с управл юи1им входом, первого блока дискретизации , введены последовательно соединенные полосовой фильтр, выход которого объединен с входом ФНЧ, второй блок дискретизации, блок грубого квантовани  и сумматор, а также линейныйинтерпол тор, вход которого подключен к выходу цифрового гамма-корректора, а выход - к второму входу сумматора, при этом управл ющие входы интерпол тора и второго блока дискретизации соединены с вторым выходом ГТИ. На чертеже представлена схема устройства. Устройство дл  гамма-коррекции телевизионного сигнала содержит . ФНЧ 1, первый блок 2 дискретизации, блок 3 точ.ного квантовани , цифровой гамма-корректор 4, линейный интерпол гтор 5, сумматор б, блок 7 управлени , ГТИ 8, включающий в себ  задающий генератор 9 и делитель 10 частоты, полосовой фильтр 11, второй блок 12 дискретизации и блок 13 грубого квантовани . Блок 3 точного и блок 13 грубого квантовани  собраны по известной схеме преобразовател  унитарного кода в двоичный код, цифровой гамма-корректор 4 представл ет собой преобразователь кода, собранный по схеме посто нного запоминающего устройства, в котором входной код служит адресом  чейки хранени  соответствующего выходного кода, делитель 10 частоты выполнен на триггерах, задающий генератор 9 собран по известной схеме RC -генератора . Линейный интерпол тор 5 может быть реализован на микросхемах сдвиговых регистров и полных сумматоров быстродействующих 100-й и 500-й серий, число микросхем определ етс  количеством восстанавливаемых значений Ътсчетов. Устройство работает следующим образом. На его вход поступает аналоговый телевизионный сигнал с выхода телевизионной передающей камеры.С помощью ФНЧ 1 и полосового фильтра 11 происходит разделение сигнала на низкочастотную и высокочастотную составл ющие. Низкочастотна  составл юща  аналогового сигнала с выхода ФНЧ 1 поступает в первый блок 2 дискретизации, в котором значени  сигнала берутс  только в определенные дискретные моменты времени с частотой, определ емой по теореме Котельникова, Импульсы, определ ющие моменты вз ти  выборок сигнала, вырабатываютс  задающим ге нератором 9 и прореживаютс  до частоты , необходимой дл  дискретизации низкочастотной составл ющей, с помощью делител  10 частоты. Дискретизированный сигнал с выхода блока 2 дискретизации поступает в блок 3 точного квантовани , где квантуетс  на 256 уровней. Число уровней квантовани  выбираетс  таким , чтобы на изображении не было заметно ложных контуров. Известно, что низкочастотную составл ющую необходимо квантовать не менее,чем на 256 уровней дл  получени  хорошего качества изображени . В блоке 3 точного квантовани  сигнал преоб разуетс  в восьмиразр дный двоичны код, который затем поступает на вход цифрового гамма-корректора 4, в котором происходит перекодировка сигнала по нелинейному закону с требуемым показателем , Входной восьмиразр дный код служит адресом  чейки хранени  соответствующего выходного восьмиразр дного- кода в цифровом гамма-корректоре 4 блок управлени  в зависимости от величины показател  У осуществл ет определенную коммутацию микросхем с  чейками пам ти цифрового гаммакорректора 4, котора  составл етс  по таблице сортветстви  входных значений сигнала тем выходным, которые требуетс  получить. При такой перекодировке, в процессе . которой производитс  нелинейное преобразование сигнала, часть кодовых комбинаций, соответствующих р ду уровней квантовани , на выходе цифрового гамма-корректора 4 не используетс . Например, пусть входной сигнал U 9 описываетс  восьмиразр дным код:ом, динамический диапазон входного сигнала разбиваетс  на 256 уровней, У 0,5. b,.. вых-Г лГИ. Коэффициент р определ ют из услови  посто нства динамического диапазона сигнала выхтах р Вхгоо11с 255 рлГ255 Р 15,96 , 15,9бЧ07х Поскольку значени  еьш получаютс  дробными, производ т их округление до ближайшего целого. При изменении Ug от О до 255 с шагом 1 получают на выходе цифрового гамма-корректора 4 следующую последовательность значений выходного сигнала:

Анализиру  выходной сигнал, видн что р д уровней квантовани  в нем отсутствует, а следовательно, отсутствуют и соответствующие этим уровн м.квантовани  градации - ркости . Особенно много градаций  ркости при у 0,5 тер етс  в области темного. Скачок  ркости при изменении входного сигнала Uцу от О до 1-го уровн  квантовани  вызывает изменение сигнала на выходе цифрового гамма-корректора 4 и 16 уровней квантовани . Это соответствует увеличению тага квантовани  шкалы квантовани  в области темного на выходе цифрового гамма-корректора 4 в 16 раз, вследствие чего на изображении по вл ютс  сильно заметные ложные контуры. В области

светлого, наоборот, при 0,5 шаг квантовани  очень мал. Чтобы на изображении в области темного не по вились ложные контуры, нужно значительно (в данном случае в 16 раз ) увеличить число уровней квантовани  входного сигнала, что св зано I с большими техническими трудност -ми . Q изобретении задача устранени  ложных контуров на изображении решаетс  путем восстановлени  .выпавших уровней квантовани  с помощью линейного интерпол тора 5. Линейный интерпол тор работает следующим образом.

На его информационный вход поступает восьмиразр дный код низкочастотной составл ющей сигнала с частотой импульсов, выработанных

задающим генератором 9, и прореженных с помощью делител  10 частоты . Моменты времени, в которые происходит восстановление сигнала по закону линейной интерпол ции, задаютс  и мпульсами, поступающими на тактовый вход линейного интерпол тора 5 с задающего генератора 9 При. этом в линейной и-нтерпол торе 5 формируютс  значени  отсчетов низкочастотной составл ющей сигнала, которые оказались пропущенными в результате прореживани  импульсов делителем 10 частоты. В процессе формировани  значений недостающих отсчетов низкочастотной составл ющей сигнала используютс  все уровни квантовани , в том числе и те, которые оказались неиспользованными при перекодировке в цифровом гамма-корректоре 4. Именно это позвол ет существенно (приблизительно во столько раз, сколько значений отсчетов формируетс  в интерпол торе 5 между двум  соседними,посПОСТуПИВШИМИ с выхода цифрового Гс№ма-коррбктора 4) уменьшить шаг квантовани  низкочастотной составл ющей скорректированного сигнала.

Таким образом, преднамеренный пропуск части отсчетов сигнала, подвергаемого -коррекции,который оказываетс  возможным, поскольку обработка производитс  над его низкочастотной составл ющей, позвол ет использовать интерпол ционный метод восстановлени  значений пропущенных отсчетов и при этом ввести в скорректированный сигнал выпавшие уровни квантовани . Благодар  этому устран ютс  сильно -заметные на изображении ложные контуры. С выхода интерпол тора 5 двоичный код низкочастотной составл ющей сигнала поступает на первый вход сумматора 6. Высокочастотна , составл юща аналогового сигнала, поступающа  с выхода полосового фильтра 11, также преобразуетс  в цифровой код.Сначала она дискретизируетс  во втором блоке 12 дискретизации, а затем квантуетс  в блоке 13 грубого квантовани . Грубое квантование на 16 уровней выбрано исход  из того, что искажени  сигнала, вносимые таким квантованием на мелких детал х изображени  не видны и качества изображени  не ухудшают. Проквантованна  высокочастотна  составл юща  в виде четырехразр дного двоичного кода подаетс  на второй вход сумматора 6. В последнем происходит сложение обеих составл ющих путем прибавлени  четырехразр дного.кода высокочастотной составл ющей сигнала к старшим разр дам восьмиразр дного кода низкочастотной составл ющей сигнала. На. выходе сумматора 6 получают скорректированный сигнал изображени  в цифровой форме.

Таким образом, в предлагаемом устройстве улучшаетс  качество телевизионного с гнала без увеличени  числа уровней квантовани  и, кроме того, снижаютс  требовани  к быстродействию элементной базы устройства. Например, из расчетов ,видно, если на низкочастотную сосi тавл ющую приходитс  1/8-1/10 часть спектра всего сигнала изображени , то, соответственно, кажда  выборка низкочастотного сигнала может проходить обработку за врем  в 810 раз превыи1ающее то, которое отводилось на обработку выборки в устройстве-прототипе.

Claims (1)

1. (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАММА-КОРРЕКЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА,содержащее последовательно соединенные фильтр нижних частот (фНЧ),вход которого является входом устройства, первый блок дискретизации, блок точ- ного квантования и цифровой гаммакорректор, к управляющему входу которого подключен выход блока управления, а также генератор тактовых импульсов (ГТИ), первый выход которого соединен с управляющим входом первого блока дискретизации, о тличающееся тем, что, с целью повышения качества телевизионного сигнала без увеличения числа, уровцей квантования, в него введены последовательно соединенные полосовой фильтр, выход которого объединен с входом ФНЧ, второй блок дискретизации, блок грубого квантования и сумматор, а также линейный интерполятор, вход которого подключен к выходу цифрового гамма-коррек тора, а выход,- к второму входу сумматора, при этом управляющие входы интерполятора и второго блока дискретизации соединены с вторым выходом ГТИ.