Гамма-корректор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 249 А 05 Н 04 М 5/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИ О ИДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСКО учно-исследовательсия .П.Уха новМ 4686562, кл, Н 04(57) Изобретение относится к устройствамнелинейной обработки сигнала и может(71) Всесоюзный наинститут телевиден(56) Патент США5/202, 1988. быть использовано в телевизионной технике для гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики для функционального преобразования сигналов. Цель изобретения - повышение точности гамма- передаточной характеристики. М блоков умножения 1 11. М совместно с первым 2 и вторым 5 сумматорами и с блоком 3 управления формируют гаситель и знаменатель эппроксимирую 1 цего полиномэ, значение которого выделяется на выходе блока 4 деления, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к устройствам нелинейной обработки сигнэла и может быть использовано в телевизионной технике для гамма-коррекции видеосигнала, а также в устройствах автоматики для функционального преобразования сигналов,Известно устройство гаммэ-корректора (заявка ЕПВ И 0.086.958), содержэщее устройство гамма-коррекции и устройство суммирования, Также известно устройство телевизионного гамма-корректора ЕПВ М 0.087.181), которое содержит шесть резисторов, дифференциальный усилитель, цепь обратной связи с нелинейной характеристикой. Общими недостатками этих устройств является малая точность и температурная нестабильность передаточной характеристики, а для первого устройства и сложность технической реализации устройства гаммакоррекции, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гамма-корректор (1), содержащий первую и вторую схему смешения, схему гамма-коррекции с фиксированной степенью схему изменения степени гамма-коррекции, схему фиксации, устройство выборки-хранения, операционный усилитель, процессор, блок памяти, дисплей и ЦАП,Но данное устройство обладает следующими недостатками: для поддержания точностных качеств устройства требуется введение в видеосигнал дополнительных элементов, как то опознавательных импульсов на гасящих интервалах для поддержвния стабильности гаммы и дополнительного пьедестала, величина которого изменяется в зависимости от показателя степени гаммы, Это позволяет улучшить характеристики в сравнении с подобными аналоговыми устройствами формирования у-передаточной характеристики, Но тем не менее, в данном устройстве остаются 3 источника нестабильности; устройство изменения степени гамма-коррекции, устройство стабилизации уровня подставки, устройство отслеживания уровня вспомогательного импульса. Последние два устройства вследствие неидеальности и разброса параметров используемых в них операционных усилителей и температурного дрейфа имеют нестабильность до 2. В устройстве изменения степени гамма-коррекции происходит накопление ошибок нестабильности от температурного дрейфа элементов, от неточности стабилизации уровня подставки и неточности отслеживания уровня вспомогательного импульса, В результате суммироввния всех погрешностей общая ошибка может достигатьЗоь в середине диапазона), К краям диапазона регулировки ошибкэ возрастает еще в 2 раза, С учетом того, что неидеальность каналов РОВ трехтрубочной камеры наиболее сильно ощущается в области темных участков иэображения (Кус за счет гамма-коррекции до 6 раз), точности гамма-коррекции данной схемы недостаточно для высококачественной цветной передающей камеры, в особенности камеры ТВВЧ (телевидение высокой четкости). Целью настоящего изобретения является повышение точности. формирования гамма-передаточной характеристики.Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее как и прототип перемножитель и блок управления, введены йблоки умножения, первый и второй сумматоры и блок деления, первый и второй входы первого блока умножения, а также первые входы Йблоков умножения и первого и второго сумматоров соединены между собой и являются входом устройства, йблоков умножения соединены последовательно, а их выходы соединены с соответствующими входами сумматора, управляющие входы сумматора соединены с выходами блока управления, выходы первого и второго сумматоров соединены с соответствующими входами блока деления, выход которого является выходом устройства,Совокупность указанных признэков, характеризующих предлагаемое решение не присуща ни одному из известных технических решений и является новой.Введение йблоков умножения, сумматоров и блока деления со связями между собой и другими блоками устройства, как описано выше, позволило повысить точность формирования и температурную стабильность гамма передаточной характеристики за счет формирования ее полиномиальным способомВведение Нблоков умножения позволяет получить степенную функцию от входного сигнала с пиковой ошибкой не более 0,7 - 1 (Тимонтеев В.Н. и др. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре, М.; Радио и связь, 1982, с, 39 - 72), Сумматор позволяет обеспечить точность суммирования 0,25 О с неидентичностью между каналами до 0,1;, Если проводить дополнительную сортировку резисторов, задающих коэффициент суммирования, то можно повысить точность суммирования до 0,1 О. Суммарная же точность предлагаемого устройства с учетом погрешностей не хуже 0,5-1 О во всем диапазоне изменения гамма-характеристики.Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение обладаетсущественными отличиями по отношению к известному решению.На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - блок управления; на фиг, 3 - сумматор.Гамма-корректор (фиг, 1) ссдержит Кблоков умножения 1.1 -1.К, первый 2 и второй 5 сумматоры, блок 3 управления, блок 4 деления. При этом первый и второй входы первого блока умножения 1.1, а также первые входы блоков умножения 1.2-1.К и сумматоров 2, 5 соединены лежду собой и являются входом устройства, К - 1 блоков умножения 1,2 - 1.К соединены последовательно, а их выходы соединены с соответствующими входами сумматоров 2, 5, управляющие входы сумматоров 2 и 5 объединены между собой и соединены с выходами блока 3 управления, выходы сумматоров 2 и 5 соединены с соответствующими входами блока 4 деления, выход которого является выходом устройства. Блоки умножения 1.1 - 1.К представляют собой четырехквадратный аналоговый перемножитель.Блок управления 3 (фиг, 2) содержит 2 Крезисторов 5,1 - 5,2 К, элемент постоянной памяти 6, дешифратор 7, формирователь адреса 8. счетчик 9, задатчик гамма-характеристики 10 и генератор 11, причем выход элемента постоянной памяти 6 подключен к входам данных 2 К регистров 5.1 - 5,2 К, вход записи К-го регистра (где К = 1, 2 2 К) подключен к соответствующему выходу дешифратора 7, адресный вход которого и адресный вход элемента постоянной памяти 6 подключены к выходам формирователя адреса 8 и счетчика 9, тактовый выход которого соединен с выходом генератора 11, управляющий вход которого соединен с управляющим входом формирователя адреса 8 и является входом блока 3 управления, выход задатчика гамма характеристики 12 подключен к информационному входу формирователя адреса 8, управляющий выход которого соединен с выходом сброса счетчика 9.Формирователь адреса гаммы можетбыть выполнен в виде АЦП.Задатчик значения гаммы выполнен ввиде потенциометра, задающего напряжения на аналоговом входе формирователя адреса гаммы.Сумматор 2,5(фиг. 3) содержит К коммутаторов 12,1 - 12,К, аналоговые входы которых являются входами блока 2(5), входы управления являются входами управления блока 2(5), а аналоговые выходы коммутаторов 12.1 - 12,К через К резисторов й соединены с инвертирующим входом операционного усилителя 12.К + 1. Между 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 е инвертирующим входом усилителя 2.К+ 1 и его выходом включены резисторы Йобр, а неинвертирующий вход усилителя соединен с землей через резистор Вонищ. Выход усилителя 12 К+ 1 является выходом блока.В основу работы устройства положен следующий принцип. Нелинейную кривую, каковой является показательная функция, можно аппроксимировать в общем случае полиномом Видаа 10+а 20 + +ап ОпЬ 10+ Ь 2 02+. + Ьп О"на который накладываются граничные усло-. вия вида Х, О е 0,1) при О = 0 Х = О, при О = =1 Х = 1. Для реализации данного устройства, вначале необходимо рассчитать коэффициенты ап и Ьп для аппроксимации функции Х = О с различным показателем у. При работе устройства эти коэффициенты хранятся в элементе памяти 6,Степень полинома выбирается, исходя из требуемой точности аппроксимации показательной функции.Работает устройство следующим образом.На вход поступает видеосигнал О, из которого на перемножителях 1.1 - 1.К формируются сигналы О, 02,0". Сформированные сигналы поступают на соответствующие входы сумматоров 2,5 (фиг, 3), в которых с помощью коммутаторов 12.1 - 12.К и силителя 12 К + 1 формируются сигналы а 10+ а 20 ++ апОп; Ь 10+ Ь 2 0 ЬпО". С помощью коммутаторов 12.1 -12.К блока 2 задаются коэффициенты а 1- ап, а с помощью коммутаторов 12.1 - 12,К блока 5 задаются коэффициенты Ь 1-Ьп, Задание коэффициентов осуществляется путем коммутации резисторов В.Сформированные в сумматорах 2 и 5 сигналы а 10+ а 20 апО и Ь 10 + Ь 2 О Ьп 0" поступа 1 от на входы блока деления, в котором осуществляется операцияа 1 0 + а 2 02+ + аО"Ь 10+Ь 20 Ь ОРассмотрим рабату блока 3 управления. Для этого надо пояснить способ размещения данных о коэффициентах ап и Ьп в элементе постоянной памяти 6. Пусть элемент 6 имеет К адресов, Тогдастарших арресов, определяемых из выражения С 2, где С - количество стопов (фиксированных значений) гаммы (при значениях гаммы 0,3; 0,35;0,4; 0,45; 0,5-3) будут определять области элемента постоянной памяти 6, в которых хранится информация о коэффициентах ап и Ьп. Оставшиеся М " К- младших адресов, определяемых иэ выражения 2 К 2 ииспользуются для выборки из области памяти, определенныйстаршими адресами, информации о коэффициентах а, Ь. Исходя из предложенной схемы размещения данных в элементе памяти 6,старших адресов будет поступать с выхода формирователя 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 управления строчного гасящего импульса СГИ происходит разрешение работы формирователя адреса 8 и генератора 11. После преобразования напряжения, получаемого от задатчика гамма-характеристики 10 значения гаммы в цифровой код формирователь 8 выдает сигнал, разрешающий работусчетчика 9 (снимает сигнал сброса), Счетчик 9 подсчитывает входные импульсы, поступающие от генератора 11 и выставляет на своих выходах код, соответствующий числу подсчитанных импульсов. Выходные сигналы формирователя 8 поступают по шине адреса на Е старших адресов элемента постоянной памяти 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 активизируется тот или иной выход дешифратора 7, соединенный входом разрешения записи, соответствующего регистра 5.1 - 5,2 й, в который производится запись кодов, извлеченных из элемента памяти 6 по данному адресу. Процесс переписи информации из элемента памяти 6 в регистры 5,1-5.2 й продолжается в течение строчного гасящего импульса, подготавливая устройство к работе на активной части строки, Тактовая частота генератора 11 выбирается исходя из количества регистров 5,1 - 5.2 й таким образом, чтобы за время гасящего импульса информация была записана во все регистры. Из регистров информация поступает на входы управления коммутаторов 12.1 - 12.й блоков 2 и 5 таким образам, 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 й, которые будут создавать требуемый коэффициент передачи а(Ь).Таким образом, к началу активной части строки устройство полностью готово к преобразованию видеосигнала. Соответственно заданному значению гаммы задатчиком 10 выбраны из элемента памяти 6 и записаны в регистры 5.1 - 5.2 й коды, определяющие коэффициенты ап. Ь ключи 12,1 - 12,й блоков 2 и 5 скоммутированы таким образом, чтобы усилители 12,й + 1 этих блоков 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 имели коэффициенты передачи соответственно выражениям а 10 + а 20 +,+ апОп и2Ь 10 + Ь 202 +,. + ЬвО. В блоке 4 деления будет получено отношение этих полиномова 10+а 2 О +, +а, О"ь 10+ь 2 о+ +ь.о"Таким образом, на выходе устройства будет сформирован гамма-корректированный сигнал.Предлагаемое устройство гамма-корректора позволяет повысить точность и температурную стабильность. нелинейной обработки видеосигнала. В настоящее время для нелинейного преобразования сигнала в телевизионной системе КДиспользуется блок КДгамма-корректора, имеющий точность преобразования видеосигнала не хуже 3%, а с учетом температурного дрейфа элементов разброс характеристик преобразования видеосигнала между каналами й и 6, й и В может достигать, Предлагаемое устройство позволяет повысить точность преобразования до 0,5%, а разброс параметров между каналами до 1-1,5 оза счет формирования гамма-характеристики полиномиальным способом.Формула изобретен и я 1. Гамма-корректор, содержащий блок умножения и блок управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности формирования гамма-передаточной характеристики введены йблоки умножения, где й - степень лолинома, аппроксимирующего гамма-передаточную характеристику, первый и второй сумматоры и блок деления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, а выход является выходом гамма-корректора, информационный вход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров, к второму входу первого блока умножения и к первым входам й блоков умножения, включенных последовательно, выход М-го (где М 1,2 й) блока умножения подключен к (к+ 1)-му входу первого и второго сумматоров, выход блока управления соединен с (М +2)-м входом первого и второго сумматоров, причем вход блока управления является входом синхронизации гамма-корректора.2. Гамма-корректор по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления содержит 2 й регистров, элемент постоянной памяти, дешифратор. формирователь адреса, счетчик, задатчик гамма-характеристики и генератор, причем выход элемента постоянной памяти подключен к входам данных 2 й регистров, вход записи 1-го регистра (где Е =.Курко Заказ 4128 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,.ул,Гагарина, 101 1,2.2 й) подключен к соответствующему выходу дешифратора, адресный вход которого и адресный вход элемента постоянной памяти подключены к выходам формирователя адреса и счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом генератора, управляющий вход которого соединен с управляющим входом формирователя адреса и является входом блока управления, выход задатчика гамма-характеристики подключен к информационному входу формирова теля адреса, управляющий выход которогосоединен с выходом сброса счетчика,