СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H04N13/04 

Изобретение относится к области специальной радиоэлектроники может быть использовано в телевизионных (ТВ) системах навигационных комплексов, например, при обработке и анализе изображений подстилающей поверхности.

Известна ТВ-система, содержащая источник видеосигналов в виде магнитофона с видеокассетой, стандартный ТВ-приемник с кадровой частотой 50 Гц и специальные очки на жидкокристаллических ячейках.

Основным недостатком известной системы является наличие мельканий наблюдаемого изображения с частотой 25 Гц, что оказывает мешающее воздействие на процесс наблюдения.

Наиболее близкой к изобретению является ТВ-система воспроизведения стереоскопического изображения с немелькающей последовательной сменой кадров, содержащая последовательно соединенные источник видеосигнала, выполненный в виде двух ТВ-камер с декодерами, мультиплексор с блоком памяти изображения, и ТВ-приемник с удвоенной (по сравнению со стандартной) кадровой частотой 100 Гц, а также электронно-оптические (ЭО) очки на жидкокристаллических ячейках с затворами (левым и правым) и блок управления ЭО очками.

Недостатком этой системы является остутствие возможности просмотра моноскопических изображений при использовании источника видеосигнала со стандартной кадровой частотой 50 Гц, например, магнитофона со стандартной моновидеокассетой. К недостаткам известной системы можно отнести также ее конструктивную сложность, обусловленную наличием специализированного блока памяти изображения.

Указанный недостаток устраняется тем, что в ТВ-систему воспроизведения изображения, содержащую последовательно соединенные по своим видеовыходу видеовходу источник видеосигнала, выполненный в виде магнитофона с видеокассетой, и ТВ-приемник с селектором кадровых и строчных синхроимпульсов и блоком кадровой развертки, а также устройство управления ЭО очками и ЭО очки с правым и левым затворами, входы которых соединены с первым и вторым выходами блока управления ЭО очками соответственно, введены коммутатор и синтезатор синхросигналов полуполей стереопары, выполненный в виде последовательно соединенных формирователя импульсов, вход которого является первым входом синтезатора синхросигналов и соединен с выходом кадровых синхроимпульсов селектора кадровых и строчных синхроимпульсов ТВ-приемника, и схемы И, второй вход которой является вторым входом синтезатора синхроимпульсов и соединен с выходом строчных синхроимпульсов селектора кадровых и строчных синхроимпульсов ТВ-приемника, а ее выход является первым выходом синтезатора синхроимпульсов и соединен с первым входом устройства управления ЭО очками, а также последовательно соединенных удвоителя частоты, вход которого соединен с первым входом синтезатора синхроимпульсов, и дифференцирующей цепи, выход которой является вторым выходом синтезатора синхроимпульсов и соединен с вторым входом устройства управления ЭО очками и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом кадровых синхроимпульсов селектора кадровых и строчных синхроимпульсов ТВ-приемника, а его выход с входом блока кадровой развертки ТВ-приемника.

Устройство управления ЭО очками при реализации электрической связи между синтезатором синхросигналов полуполей стереопары и затворами ЭО очков может быть выполнено в виде делителя частоты на два, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами устройства управления ЭО очками, и двух усилителей, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом делителя частоты на два, а выход с соответствующим выходом устройства управления ЭО очками.

Устройство управления ЭО очками при реализации беспроводной связи инфракрасного (ИК) диапазона между синтезатором синхросигналов полуполей стереопары и затворами ЭО очков может быть выполнено в виде последовательно соединенных одновибратора, вход которого соединен с первым входом устройства управления ЭО очками, дифференцирующей цепи, схемы ИЛИ, вход которой соединен с вторым входом устройства управления ЭО очками, и передатчика ИК-диапазона, а также последовательно соединенных приемника ИК-диапазона, селектора импульсов опознавания, делителя частоты на два и двух усилителей, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом делителя частоты на два, а выход с соответствующим выходом устройства управления ЭО очками.

Введение синтезатора синхросигналов полуполей стереопары обеспечивает размещение каждого кадра стереопары в 4-х сопряженных полуполях (по два для правого и по два для левого глаз): в нечетных левые, в четных правые. При такой 4-х польной развертке первое поле содержит 156,25 строк, второе поле начинается с второй четверти 157-й строки (т.е. с 156,25 строки, третье поле начинается с половины 313-й строки (т.е. с 312,5 строки), а четвертое начинается с 468,75 и кончается 625-й строкой, причем (анаморфированные) сжатые изображения располагаются по вертикали одно под другим. При частоте синхроимпульсов полуполей 100 Гц частота смены полей правого и левого изображений (в два раза меньшая частоты синхроимпульсов) составляет 50 Гц, что исключает мелькания при просмотре стереоизображений (при этом в составе ТВ-системы отсутствует такой сложный элемент, как специализированный блок памяти изображений).

Введение коммутатора позволяет в случае моноскопического изображения (записанного с кадровой частотой 50 Гц) уменьшить частоту синхроимпульсов до 50 Гц, т.е. реализовать просмотр кадров со стандартной для моноскопических изображений частотой 50 Гц.

На фиг.1 представлена схема стереотелевизионной системы воспроизведения изображения; на фиг. 2 схема варианта выполнения устройства управления 30 очками с электрической связью; на фиг.3 схема варианта выполнения устройства управления очками с ИК-связью; на фиг.4 схема варианта выполнения удвоителя частоты; на фиг.5 схема варианта выполнения селектора импульсов опознавания; на фиг.6 8 приведены осциллограммы сигналов отдельных узлов ТВ-системы воспроизведения изображения.

Стереотелевизионая система воспроизведения изображения (см. фиг.1) содержит последовательно соединенные по своим видеовыходу видеовходу источник видеосигнала 1, выполненный, например, в виде магнитофона с видеокассетой, стандартный (с кадровой частотой 50 Гц) стереотелевизионный приемник 2 с селектором кадровых и строчных синхроимпульсов 3 и блоком кадровой развертки 4, синтезатор синхросигналов полуполей стереопары 5, устройство управления 6 ЭО очками, а также ЭО очки 7 с правым и левым затворами, входы которых соединены с первым и вторым выходом устройства управления ЭО очками, и коммутатор 8.

Синтезатор синхросигналов полуполей стереопары 5 выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов 9, вход которого является первым входом синтезатора синхроимпульсов и соединен с выходом кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов 5 ТВ-приемника 2, и схемы И 10, второй вход которой является вторым входом синтезатора синхроимпульсов 5 и соединен с выходом строчных синхроимпульсов селектора 3, а ее выход является первым выходом синтезатора синхроимпульсов 5 и соединен с первым входом устройства управления 6 ЭО очками, а также последовательно соединенных удвоителя частоты 11, вход которого соединен с первым входом синтезатора синхроимпульсов 5, и дифференцирующей цепи 12, выход которой является вторым выходом синтезатора синхроимпульсов 5 и соединен с вторым входом устройства управления 6 ЭО очками и первым входом коммутатора 8, второй вход которого соединен с выходом кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов 3, а его выход с входом блока кадровой развертки 4.

Устройство управления 6 ЭО очками при реализации электрической связи между синтезатором синхросигналов полуполей стереопары и затворами ЭО очков (см. фиг.2) может быть выполнено в виде делителя частоты на два 13, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами устройства управления 6 ЭО очками, и двух усилителей 14 и 15, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом делителя частоты на два 13, а выход с соответствующим выходом устройства управления 6 ЭО очками.

Устройство управления 6 ЭО очками при реализации беспроводной связи инфракрасного (ИК) диапазона между синтезатором синхросигналов полуполей стереопары 5 и затворами ЭО очков 7 (см. фиг.3) может быть выполнено в виде последовательно соединенных одновибратора 16, вход которого соединен с первым входом устройства управления 6 ЭО очками, дифференцирующей цепи 17, схемы ИЛИ 18, вход которой соединен с вторым входом устройства управления 6 ЭО очками, и передатчика ИК-диапазона 19, а также последовательно соединенных приемника ИК-диапазона 20, селектора импульсов опознавания 21, делителя частоты на два 22 и двух усилителей 23 и 24, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом делителя частоты на два 22, а выход с соответствующим выходом устройства управления 6 ЭО очками.

ТВ-приемник 2 выполнен в соответствии с принятыми стандартами. Приемник и передатчик ИК диапазона могут быть реализованы известными устройствами. Удвоитель частоты 11 (см. фиг.4) может быть выполнен в виде последовательно соединенных стандартной схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 25, первый вход которой соединен с входом удвоителя частоты 11 и делителя частоты на два 26, выход которого соединен с вторым входом схемы ФАПЧ 25 и выходом удвоителя частоты 11 (см. фиг.4).

Селектор импульсов опознавания 21 (см. фиг.5) может быть выполнен в виде последовательно соединенных второго одновибратора 27, вход которого соединен с входом селектора 21, и второй схемы И 28, второй вход которой соединен с входом селектора 21, а ее первый (прямой) и второй (инверсный) выходы соединены с первым и вторым выходами селектора 21 соответственно.

Делители частоты на два 13, 22, 26 могут быть реализованы стандартными триггерами К-155 ТМ2, при этом в делителе 26 не задействуются второй (установочный) вход и второй (инверсный) выход триггера.

Одновибраторы 16, 27 могут быть реализованы стандартными триггерами К-155 АТЗ.

Стереотелевизионная система воспроизведения изображения работает следующим образом.

При просмотре стереоскопического изображения оператор устанавливает коммутатор 8 в положение "А".

С выхода селектора синхроимпульсов 3 ТВ-приемника 2 на первый вход синтезатора синхросигналов полуполей стереопары 5 поступают синхроимпульсы полей с частотой 50 Гц (см. фиг.6,а), которые попадают на вход формирователя импульсов 9 и на вход удвоителя частоты 11. Синхроимпульсы полей (см. фиг.6, а) поступают на первый вход схемы ФАПЧ 24, которая вырабатывает меандры с частотой 100 Гц (см. фиг.6,б). Эти меандры поступают на делитель частоты на два 25, а с выхода последнего импульсы с частотой 50 Гц поступают на второй вход схемы ФАПЧ 24, которая вырабатывает сигнал ошибки, управляющий частотой и фазой ее выходных сигналов.

Таким образом, на выходе удвоителя частоты 11 формируются меандры с частотой 100 Гц, совпадающие по фазе с исходными синхроимпульсам полей (см. фиг. 6, в), которые через коммутатор 8 подаются на вход блока кадровой развертки 4 ТВ-приемника 2, обеспечивая режим 4-х польной развертки (в стандартном режиме ТВ-приемника 2 на вход его блока кадровой развертки 4 поступают синхроимпульсы частотой 50 Гц. Эти же укороченные импульсы (см. фиг. 6, в) подаются на второй вход устройства управления 6 ЭО очками.

На второй вход синтезатора синхросигналов полуполей стереопары 5 поступают строчные синхроимпульсы с выхода селектора синхроимпульсов 3 ТВ-приемника 2 для выделения строчного синхроимпульса, соответствующего началу первого полуполя и осуществляющего синхронизацию устройства управления 6 ЭО очками, что необходимо для сохранения постоянства фазы коммутации ЭО очков 7 и как следствия однозначности воспринимаемых зрителем пространственных соотношений.

Синхросигналы в начале первого и второго полей отличаются тем, что синхроимпульс первой строки первого поля (см. фиг.7,г) совпадает по фронту с синхроимпульсом полей (см. фиг.7,а), а синхроимпульс первой строки второго поля (см. фиг. 7, г'') отстоит от фронта синхроимпульса полей на половину строки 0,5 Н, где Н период строчной развертки (см. фиг.7, г''). Это отличие позволяет выделить синхроимпульс первой строки первого поля путем формирования укороченного импульса полей в формирователе 9 и логического перемножения его с последовательностью строчных синхроимпульсов в схеме И 10.

Длительность укороченного импульса полей должна равняться четверти длительности строки, т. е. 0,25 Н (см. фиг.7,д). Это обусловлено тем, что при появлении на первом входе схемы И 10 укороченных синхроимпульсов полей (см. фиг.7,д) синхроимпульс первой строки первого поля (см. фиг.7,г') поступит на ее второй вход. В этот момент сигналы совпадут и синхроимпульс первой строки, являющийся импульсом первого поля, появится на первом входе синтезатора (см. фиг.7,е).

Синхроимпульс первой строки второго поля (см. фиг.7,г'') появится на входе схемы 10 через промежуток времени, равный длительности половины строки (0,5 Н), когда укороченный синхроимпульс (см. фиг.7,д) уже закончился (его длительность 0,25 Н). Следовательно, синхроимпульс первой строки второго поля на первом выходе синтезатора 5 не появится, и второе полуполе начнет воспроизводится не с начала 157-й строки, а с ее первой четверти (с 156,25 строки), т.е. сразу же после окончания воспроизведения первого полуполя.

Точно так же на выходе синтезатора 5 будут отсутствовать синхроимпульсы третьего и четвертого полуполей (из-за несовпадения с укороченными импульсами), что обеспечивает непрерывное воспроизведение полуполей (третьего сразу после второго с 312,5 строки, а четвертого сразу после третьего с 468,75 строки).

В начале воспроизведения следующего стереокадра происходит совпадение синхроимпульса первого полуполя с укороченным синхроимпульсом первой строки (см. фиг.7,е), в результате первое полуполе воспроизводится с самого начала первой строки. Затем повторяется весь описанный цикл воспроизведения стереокадра.

Работа устройства управления 6 ЭО очками при реализации беспроводной связи инфракрасного (ИК) диапазона между синтезатором синхросигналов полуполей стереопары 5 и затворами ЭО очков 7 поясняется на фиг.3 и 8.

Синхроимпульсы первого поля "е" с первого выхода синтезатора 5 поступают с частотой 25 Гц (периодом 40 мс) на вход одновибратора 16, который формирует импульсы с тем же периодом и длительностью 4 мс "ж". Затем импульсы первого поля "ж" поступают на вход дифференцирующей цепи 17, которая выделяет задний фронт импульса первого поля "ж", формируя таким образом импульс, отстоящий на 4 мс от импульса первого поля и служащий для опознавания импульса первого поля "и".

С этой целью импульс опознавания первого поля "и" замешивается в схеме 18 в последовательность синхроимпульсов "в" с частотой 100 Гц (период 10 мс). На выходе схемы 18 будет присутствовать синхросигнал в виде суммы импульсных последовательностей "к". Сформированный таким образом синхросигнал управляет работой передатчика ИК-диапазона 19.

На выходе приемника ИК-диапазона формируется синхросигнал "к". Для выделения импульсов опознавания первого поля синхроимпульсы "к" с выхода приемника 20 поступают на вход селектора 21. Одновибратор селектора 21 формирует импульсы длительностью 5 мс по заднему фронту входных импульсов "л". На второй вход схемы И 28 селектора 21 поступает синхросигнал "к". За счет того, что одновибратор селектора 21 работает по заднему фронту входного импульса, совпадение высоких уровней на входе схемы "и" 28 селектора 21 происходит только в момент действия импульса опознавания "м", появляющегося на ее выходе (т.е. втором выходе селектора 21).

Сигнал "л" с первого выхода селектора 21 поступает на первый (счетный) вход делителя 22, а сигнал опознавания первого поля "м" поступает на его второй (установочный) вход. С выхода делителя 22 прямой "н" и инверсный "п" сигналы (см. фиг.8) через усилители 23 и 24 поступают на левый и правый затворы 30 очков 5. Таким образом, переключение затворов ЭО очков 7 производится синхронно со сменой левого и правого изображений на экране ТВ-приемника 2.

Работа устройства управления 6 ЭО очками при реализации электрической связи между синтезатором синхросигналов полуполей стереопары 5 и затворами ЭО очков 7 (см. фиг.2) осуществляется следующим образом.

Сигналы с выходов синтезатора 5 поступают непосредственно на вход делителя 13. Сигнал "е" с первого выхода синтезатора 5 поступает на первый (счетный) вход делителя 13, а сигнал опознавания первого поля "и" поступает на его второй (установочный) вход. С выхода делителя 13 прямой "н" и инверсный "п" сигналы, аналогичные сигналами "н" и "п" (см. фиг.6), через усилители 14 и 15 поступают на левый и правый затворы ЭО очков 5 соответственно.

Таким образом, переключение затворов ЭО очков 7 производится синхронно со сменой левого и правого изображений на экране ТВ-приемника 2.

При просмотре моноскопического изображения оператор устанавливает коммутатор 8 положение "Б", в результате чего на вход блока кадровой развертки 4 ТВ-приемника 2 через коммутатор 8 поступает сигнал непосредственно с выхода селектора синхроимпульсов 3 ТВ-приемника 2 с частотой 50 Гц, т.е. со стандартной для моноскопических изображений кадровой частотой. Просмотр изображения производится без Э0 очков 7.

Таким образом, стереотелевизионная система воспроизведения изображения позволяет производить просмотр без искажений как стерео- так и моноскопических изображений (просмотр стереоизображений осуществляется с кадровой частотой 100 Гц, что исключает мелькания, а просмотр моноизображений со стандартной для моноизображений кадровой частотой 50 Гц), т.е. обладает расширенными по сравнению с прототипом функциональными возможностями (прототип не обеспечивает возможности просмотра моноизображений). Кроме того, предложенная ТВ-система по своему составу проще прототипа, так как не содержит сложного блока памяти изображения.

Использование: в технике телевидения, а именно в телевизионных системах навигационных комплексов, например, при обработке и анализе изображений подстилающей поверхности. Сущность изобретения: стереотелевизионная система воспроизведения изображения содержит источник видеосигнала, стереотелевизионный приемник с селектором кадровых и строчных синхроимпульсов и блоком кадровой развертки, синтезатор синхросигналов полуполей стереопары, устройство управления электронно-оптическими очками, электронно-оптические очки с правым и левым затворами, коммутатор. 2 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащая на передающей стороне источник видеосигнала, а на приемной стороне - стереотелевизионный приемник с селектором кадровых и строчных синхроимпульсов и блоком кадровой развертки, выход источника видеосигнала подключен к входу стереоприемника, последовательно соединенные устройство управления и электронно-оптические очки с правым и левым затворами, при этом электронно-оптические (ЭО) очки связаны с воспроизводящим экраном стереотелевизионного приемника, отличающаяся тем, что на приемной стороне введены коммутатор и синтезатор синхросигналов полуполей стереопары, при этом первый и второй выходы селектора синхроимпульса стереотелевизионного приемника подключены к первому и второму входам синтезатора, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам устройства управления, а второй выход селектора синхроимпульсов и второй выход синтезатора подключены соответственно к первому входу коммутатора и второму входу коммутатора, выход которого подключен к блоку кадровой развертки телевизионного приемника, при этом синтезатор синхросигналов полуполей стереопары выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов и элемента И и последовательно соединенных удвоителя частоты и дифференцирующего элемента, выход которого является вторым выходом синтезатора, а вход и выход элемента И являются соответственно первым входом и первым выходом синтезатора, а объединенные входы формирователя импульсов и удвоителя частоты являются вторым входом синтезатора синхросигналов полуполей стереопары. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство управления 30 очками содержит делитель частоты на два и два усилителя, при этом первый и второй выходы делителя частоты подключены к входу первого усилителя и входу второго усилителя, при этом первый и второй входы делителя частоты являются первым и вторым входами устройства управления, а выход первого и выход второго усилителей являются соответственно первым и вторыми входами устройства управления. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство управления 30 очками выполнено в виде последовательно соединенных одновибратора, вход которого является первым входом устройства управления, дифференцирующего блока, элемента И, вход которого является вторым входом устройства управления, и передатчика ИК-диапазона, а также последовательно соединенных приемника ИК-диапазона, селектора импульсов опознавания и делителя частоты на два, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу первого усилителя и входу второго усилителя, выход каждого из которых является первым и вторым выходами устройства управления, при этом передатчик ИК-диапазона оптически связан с приемником ИК-диапазона.